Henry Daniell, Suhying Yang y unos compañeros de la Facultad de Medicina Dental de Penn compartieron una serie de resultados prometedores de un modelo animal en el que un fármaco de proteína, cultivado en plantas, aceleró la curación de una fractura ósea.
El trabajo, que usó el factor de crecimiento de proteína similar a la insulina-1 (IFG-1), mostró que un medicamento administrado por vía oral y estable en plantas de lechuga podría estimular el crecimiento de las células de construcción ósea y promover la regeneración ósea.
“Es sorprendente cómo una proteína ayuda en la curación de la fractura”, explica Daniell, autor correspondiente del artículo. “El medicamento actual para pacientes diabéticos con fractura requiere inyecciones repetitivas y visitas al hospital y, como resultado, el cumplimiento del paciente es bajo. Aquí le dimos un medicamento oral una vez al día y vimos que la curación se aceleró enormemente”.
Por otro lado, Yang, indicó que la curación de fracturas “es un problema de salud importante, sobre todo para pacientes con diabetes”. “Tienden a reducir la reparación ósea y a aumentar el riesgo de fracturas, lo que presenta un desafío en el ámbito de los tratamientos. La entrega de este nuevo IGF-1 humano es efectiva, fácil de entregar y una opción atractiva para los pacientes. El estudio proporciona una opción terapéutica, nueva e ideal para fracturas diabéticas y otras enfermedades musculoesqueléticas”.
En este sentido, el estudio empleó la plataforma de producción de drogas a base de plantas que Daniell desarrolló durante muchos años, lo que implica la introducción de una proteína de interés en las células vegetales y les llevó a expresar ese gen en sus células y, finalmente, producir esa proteína en sus hojas que puede ser utilizado en una terapia oral.
En este caso, el objetivo era un nuevo IFG-1, una proteína importante para la salud ósea y muscular. Se sabe que los niveles más bajos de IGF-1 en la sangre están asociados con un mayor riesgo de fracturas de hueso.
Desde un trabajo anterior, centrado en la distrofia muscular realizada por la exmiembro de la facultad de Medicina Dental, Elizabeth Barto, los investigadores creían que una forma particular del IFG, un precursor de la proteína que incluye un componente separado conocido como un péptido, era probable que estimulase mejor la regeneración que el IGF-1, que carecía de este péptido.
El IFG-1 actual utilizado en la clínica no solo carece del péptido sino que también está glicosilado, una forma menos activa. El equipo utilizó métodos que Daniell refinó para expresar la versión humana del IGF-1 en las hojas de las plantas y, de esta forma, eliminar el gen de resistencia a los antibióticos que se utilizan para seleccionar las plantas en las que crecen las proteínas. Unos pasos cruciales para preparar una terapia para uso clínico.
De esta forma, emparejaron la proteína precursora IGF-1 con otra proteína, la CTB, que ayuda a transportar las proteínas fusionadas del tracto digestivo al torrente sanguíneo. Después de cultivar las plantas de lechuga transgénicas, se liofilizaron y pulverizaron las hojas, confirmando que el producto fue estable en almacenamiento durante casi tres años.
“Nosotros queremos que la entrega de este medicamento sea asequible, cómoda y posible en casa”, dice Daniell.
Tanto en células humanas como en las de ratón, los investigadores demostraron que el fármaco derivado de plantas causaba que una variedad de tipos de células, incluidas en las de tejido oral y los osteoblastos, o células de construcción ósea, crecieran y se diferenciasen o se dividiesen para formar una variedad de diferentes tipos de células.
Además, los investigadores, inicialmente, mostraron que alimentar a ratones con el producto a base de plantas hizo que aumentasen sus niveles de IGF-1.
Finalmente, en un modelo de ratón diabético, descubrieron que alimentarlo mejoraba el volumen óseo, la densidad y el área, signos de un proceso de curación más robusto.
“Esperamos encontrar socios para avanzar en este trabajo, ya que hay muchas personas con diabetes que podrían beneficiarse de una terapia como esta”, comenta Daniell.
En un trabajo futuro, los investigadores esperan continuar con el desarrollo del IFG-1 de crecimiento vegetal para trasladarlo a la clínica, no solo para utilizarlo en la curación de fracturas óseas, sino también para otros problemas musculoesqueléticos, entre los que se incluyen la osteoporosis y la regeneración ósea después del cáncer.
