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Científicos lograron que una vaca produzca insulina en su leche

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Los investigadores plantearon que este hallazgo podría aliviar la escasez de la hormona para pacientes con diabetes. Cómo se realizó el proceso y de qué forma se podría poner en práctica.

Podría haber una solución inesperada para la actual escasez de insulina: un bovino marrón de Brasil hizo historia recientemente como la primera vaca transgénica capaz de producir insulina humana en su leche.

“La madre naturaleza diseñó la glándula mamaria como una fábrica para producir proteínas de manera muy, muy eficiente”, explicó el líder del estudio, Matt Wheeler, profesor de ciencias animales de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign. “Podemos aprovechar ese sistema para producir una proteína que puede ayudar a cientos de millones de personas en todo el mundo”.

Su equipo, que incluyó a científicos de la Universidad de São Paulo, describió cómo desarrollaron la vaca productora de insulina en un informe publicado el 12 de marzo en Biotechnology Journal. Se necesitarían más pruebas, un sistema de purificación y la aprobación de la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) de EE. UU. para poner en práctica la estrategia. Pero la insulina producida por vacas transgénicas podría aliviar la escasez que a menudo hace que la hormona sea difícil de conseguir para los 8,4 millones de estadounidenses con diabetes que dependen de ella para sobrevivir.

“Nuestro objetivo era producir proinsulina, purificarla hasta convertirla en insulina y partir de ahí”, dijo Wheeler en un comunicado de prensa de la universidad. “Pero la vaca básicamente lo procesó ella misma… La glándula mamaria es algo mágico”.

Para producir la vaca transgénica, se insertó un segmento de ADN humano en los núcleos celulares de 10 embriones de vaca. Contenía la codificación de la proinsulina, un precursor de la forma activa de la insulina. A través de la ingeniería genética, el ADN humano fue seleccionado para su expresión solo en el tejido mamario. Los embriones alterados fueron implantados en el útero de vacas normales en Brasil, y nació un ternero transgénico.

Una vez que maduró, los investigadores utilizaron la inseminación artificial para tratar de embarazarla. Cuando eso falló, usaron hormonas para estimularla a producir leche por primera vez. A pesar de que tuvo menos de lo que un embarazo exitoso habría producido, la leche no solo tenía niveles detectables de proinsulina humana, sino también de insulina en sí. Los investigadores no esperaban eso.

Aún así, la insulina y la proinsulina tendrían que ser extraídas y purificadas para su uso, y cada litro de leche contenía solo unos pocos gramos. Los investigadores no saben cuánta insulina sería típica. Pero Wheeler hizo un cálculo rápido: si una vaca puede producir 1 gramo de insulina por litro de leche, y un Holstein típico produce de 40 a 50 litros al día, eso es mucha insulina. Una unidad típica de insulina equivale a 0,0347 miligramos.

“Eso significa que cada gramo equivale a 28,818 unidades de insulina”, dijo Wheeler. “Y eso es solo un litro: los Holstein pueden producir 50 litros al día. Puedes hacer los cálculos”. El siguiente paso es volver a clonar la vaca. Los investigadores tienen la esperanza de lograr un mayor éxito con la gestación y los ciclos completos de lactancia en la próxima generación de animales. Eventualmente, el objetivo es crear toros transgénicos, aparearlos con las hembras transgénicas y crear un rebaño “especialmente diseñado”. Incluso un rebaño pequeño podría superar rápidamente los métodos existentes para la producción de insulina, sin necesidad de instalaciones o infraestructura altamente técnicas, dijo Wheeler.

“Podría ver un futuro en el que un rebaño de 100 cabezas, equivalente a una pequeña lechería de Illinois o Wisconsin, podría producir toda la insulina necesaria para el país”, dijo. –¿Y un rebaño más grande? Podrías hacer el suministro de todo el mundo en un año”.

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Girolando, la mejor alternativa para la producción lechera en climas cálidos

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Con una producción promedio de 5.000 litros de leche durante 305 días bajo el calor del clima tropical, estas terneras presentan una mayor resistencia y adaptación al entorno, lo que aumenta sus tasas de supervivencia. Estas cualidades las destacan en un país donde la cría de terneras enfrenta tasas de mortalidad de hasta el 25 %. Las terneras Girolando pueden producir en promedio 5.000 litros de leche durante 305 días en climas cálidos. Fotos: Felipe Argoty, magíster en Ciencias Agrarias de la Universidad Nacional de Colombia sede Palmira.

En Colombia la producción lechera afronta una crisis marcada por los altos costos tanto de los insumos importados utilizados por la industria como de los alimentos concentrados para el ganado, además de factores como la tendencia al bajo consumo en el mercado y el encarecimiento de las tierras en zonas tradicionales de ganadería, entre otros, situación que ha obligado a los productores a buscar nuevas alternativas que permitan mantener la rentabilidad del negocio y reducir las pérdidas.

Foto. La cría de terneras enfrenta tasas de mortalidad de hasta el 25 %

Cerca del 80 % de la producción de leche proviene de animales con composición genuina en su genética, escenario en el que resaltan las terneras Girolando, una raza que toma y supera lo mejor del cruzamiento entre la productividad de la Holstein y la rusticidad de la Gyr, lo que les permite adaptarse a altas temperaturas, ser más tolerantes a parásitos y poderse pastorear en condiciones adversas, características que las convierten en la mejor opción para climas tropicales como los de Tolima, Valle del Cauca, Magdalena Medio y los Llanos Orientales y la Costa Caribe, en donde han demostrado un rendimiento superior.

En la industria lechera la etapa más crítica es la cría de las terneras, ya que es cuando los animales dependen de una adecuada alimentación y cuidados especiales para asegurar su supervivencia y óptimo desarrollo. Además de ser costosa, esta fase se asocia con altos índices de mortalidad, en particular por problemas de nutrición.

Ante este problema, durante su Maestría en Ciencias Agrarias en la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Palmira, el zootecnista Luis Felipe Argoty López evaluó mediante tres experimentos alternativas para mejorar la rentabilidad durante la cría, con dietas menos costosas pero con el aporte nutricional necesario para evitar problemas de crecimiento y desarrollo, clave en la crianza de reemplazo, cuando preparan a las terneras para que se conviertan en futuras vacas lecheras que renueven el hato y mantengan la productividad del sistema.

Foto. En Colombia cerca del 50 % de la producción de leche proviene de cruces de toros y cebús.

El Estudio

En la investigación se analizó el crecimiento y desarrollo ruminal (ingesta de alimento sólido) de 19 terneras Girolando F1 con edades entre 14 y 22 meses, en el corregimiento de Santa Rosa de Tapias, municipio de Guacarí (Valle del Cauca).

Para el trabajo se hicieron 3 grupos de animales con sendos tratamientos. A los del primer grupo (grupo control) se le suministraron 4 litros de leche al día, repartidas en dos tomas, y concentrado comercial; al segundo, 4 L de leche distribuidos en tres tomas, más consumo de alimento experimental; y al tercer grupo, 4 L de leche distribuidos en tres tomas, más consumo de alimento comercial. A todos los tratamientos se les suministró pasto pangola y agua a voluntad.

Sobre el alimento experimental, el investigador explica que “hicimos ajustes dentro de la proteína, la pusimos un poco más disponible dentro de la dieta de las terneras, usamos soya, maíz, algunos cereales, premezclas, un promotor de crecimiento ruminal y lo que utilizan todos los alimentos concentrados, porque el reto era hacer un concentrado experimental similar en composición al comercial, pero con algunas mejoras”.

Foto. El estudio se realizó con 19 terneras en el corregimiento de Santa Rosa de Tapias (Valle del Cauca)

También recolectó muestras de sangre cada 15 días, para analizar metabolitos como proteína, albúmina, globulinas, calcio, betahidroxibutirato (BHB) y cortisol. Así mismo evaluó parámetros biométricos como edad, peso, circunferencia, altura, ganancia de peso, consumo promedio y conversión alimenticia. Cada variable evaluada se analizó estadísticamente a través de un modelo mixto de medidas repetidas.

Aunque en la ganancia de peso los resultados no arrojaron diferencias significativas entre los tratamientos, entre muestreo sí las hubo y se evidenció que la edad de los animales influye en la concentración de proteínas en la sangre y que el BHB permite conocer indirectamente el desarrollo ruminal.

También se evidenció que “la edad de los animales influye en la concentración de proteínas en la sangre y que el BHB permite conocer indirectamente el desarrollo ruminal”.

Foto. Con la raza Girolando se puede obtener una producción lechera más competitiva y menos dependiente de razas europeas

El investigador destaca que, “este indicador sugiere que las terneras están desarrollando su rumen de forma óptima, lo cual es esencial para una digestión eficiente, y en última instancia para su futura capacidad de producir leche”.

También se registraron bajos niveles de cortisol en la sangre, una hormona que se libera en respuesta al estrés y puede afectar el crecimiento y la salud general del animal. Altos niveles de este indican que las terneras están experimentando estrés, lo que puede influir negativamente en su sistema inmunológico y reducir su capacidad de aprovechar nutrientes, afectando el desarrollo del rumen y la futura producción de leche.

“Si logramos que más productores opten por razas como la Girolando, tendríamos una producción lechera más competitiva y menos dependiente de razas europeas, cuya adaptación a nuestras condiciones es limitada”, anota el magíster.

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