Descubren nuevos genes a partir del estudio de una molécula capaz de regenerar las células que producen la insulina

La diabetes es una enfermedad crónica caracterizada por la hiperglucemia, es decir, por la presencia de altas cantidades de glucosa en sangre. En caso de no ser tratada, puede generar graves daños en diferentes órganos. El origen de esta patología está vinculado, generalmente, a la imposibilidad del páncreas de producir suficiente insulina -hormona responsable, justamente, de regular la cantidad de glucosa en sangre-, ya sea por la pérdida de células β o por la ineficiencia de las mismas.

Una de las líneas en la que trabajan los especialistas que se dedican al estudio de la diabetes es la búsqueda de diferentes estrategias terapéuticas para regenerar las células β del páncreas y/o mejorar su funcionalidad. En este sentido, ya hace varios años que se estudia el efecto de una proteína de hámsters, conocida como INGAP, que ha demostrado inducir la regeneración y mejorar la producción de insulina de las células β en hámst­­ers, ratas y otros roedores. El mismo efecto biológico fue obtenido también a partir de la administración un péptido de INGAP (INGAP PP), es decir, de una secuencia corta de aminoácidos de la proteína, que se puede sintetizar y administrar más fácilmente. Sin embargo, no es demasiado lo que se sabe hasta ahora sobre los mecanismos de acción de este péptido.

Bajo el objetivo de comprender mejor qué señales guían el proceso regenerativo de las células β, y con la perspectiva de poder contribuir, de esta manera, al diseño de mejores terapias para la diabetes, un equipo de investigación del CONICET realizó un estudio en células pancreáticas de un modelo animal que reveló que INGAP es capaz de inducir la expresión de nuevos genes que no codifican para ninguna proteína. Entre estos genes regulados por el péptido, se destaca la presencia de Ri-lnc1, que se encuentra sobre-expresado en células β maduras, que son las que producen insulina. El trabajo fue publicado en la revista especializada Frontiers in Endocrinology.

Aunque INGAP fue testeada en ensayos clínicos en la década del 2000, estos estudios se vieron interrumpidos, debido a que, para obtener los efectos biológicos deseados (la regeneración de las células β), el péptido se tenía que administrar en dosis muy altas, lo cual generaba una reacción inmune adversa en la zona de la inyección. Esto impulsó a los especialistas a la búsqueda de desarrollar versiones modificadas y optimizadas del péptido.

“Los resultados del ensayo clínico, publicados en 2009, fueron decepcionantes para la comunidad científica que trabaja en diabetes, porque cuando se descubrió INGAP a comienzos de los ‘90 parecía ser el santo grial del tratamiento de la enfermedad. El mensaje de fondo fue que era necesario mejorar la composición del péptido para optimizar su funcionamiento y poder así inyectarlo en dosis más bajas”, explica Santiago Rodríguez Seguí, investigador del CONICET en el Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias (IFIBYNE, CONICET-UBA) y director del estudio.

Para comprender mejor los mecanismos de acción de INGAP PP, los especialistas cultivaron in vitro, durante cuatro días, islotes pancreáticos (grupo de células pancreáticas en el que predominan las células β) expuestos al péptido. Luego, los islotes tratados con INGAP PP fueron sometidos a un análisis transcripcional, con el objetivo de observar qué ocurría a nivel de expresión genética en estas células, y compararlo con lo sucedido en los islotes control, que no recibieron ningún tipo de tratamiento.  Los resultados obtenidos en los ensayos in vitro fueron integrados, además, con datos de otras investigaciones.

“En alta glucosa, los islotes control liberaron insulina, pero los tratados liberaron bastante más. Nosotros generamos tres de esos tratamientos y los mandamos a secuenciar, para tratar de entender qué cambios a nivel de la expresión de genes pueden estar asociados a esta mayor producción de insulina en los islotes expuestos al péptido”, señala Rodríguez Seguí.

El principal hallazgo de este estudio fue el descubrimiento de genes cuya expresión aumenta frente a la presencia del péptido, que no codifican para ninguna proteína, y que hasta el momento no estaban descriptos en el genoma de rata, ratón ni humano. “El estudio mostró que 1669 genes modifican su expresión, cuando se comparan los islotes control y los tratados con INGAP PP. Pero lo más importantes es que pudimos dar cuenta de genes que no estaban anotados en el genoma de rata disponible hasta ese momento, y que se regulan por el péptido”, indica Ana Heidenreich, becaria doctoral del CONICET en el IFIBYNE y primera autora del trabajo.

Al cotejar con otros estudios, los especialistas pudieron observar que estos mismos genes se regulan también en otros tratamientos. Poder anotar nuevos genes en el genoma de rata es importante, dado que este animal sirve de modelo no solo para el estudio de la diabetes sino también de muchas otras enfermedades.

Entre el grupo de genes no codificantes regulados por el péptido, se destaca la presencia de Ri-lnc1. “Este gen, que no tiene información para generar una proteína, cuenta con más de 200 pares de bases”, señala Agustín Romero, becario doctoral del CONICET en el IFIBYNE y también primer autor del trabajo. Aunque aún no se sabe cuál es la función de Ri-lnc1, los especialistas pudieron determinar que se encuentra especialmente expresado en células β, o sea, en células que están en funcionamiento y que producen insulina. “Lo que queremos ver ahora es si podemos modificar ese gen para que pierda su función y, partir de eso, observar si cambia algo en la funcionalidad de los islotes pancreáticos”, señala Romero.

Del estudio participó también el equipo que dirige el investigador del CONICET Juan José Gagliardino en el Centro de Endocrinología Experimental y Aplicada (CENEXA, CONICET-UNLP) quien, junto con los Luis Flores y Bárbara Maiztegui, lleva muchos años investigando el rol de INGAP PP en la mejora de la función y regeneración de las células β pancreáticas.