Un equipo de investigadores del Brigham and Women’s Hospital, en colaboración con colegas de la Universidad de Harvard y la Facultad de Medicina de la Universidad de Massachusetts, en Estados Unidos, ha diseñado un páncreas bioartificial mejorado que ofrece la posibilidad de tratamiento más rápido y eficaz para los pacientes de diabetes tipo 1, según publican en la revista The Proceedings of the National Academy of Sciences’.
Más de 40 millones de personas en todo el mundo padecen diabetes mellitus de tipo 1 (T1D), una enfermedad autoinmune en la que las células beta productoras de insulina del páncreas son destruidas por el sistema inmunitario.
En la actualidad, existen varios métodos de tratamiento nuevos y emergentes para la diabetes de tipo 1, como los dispositivos de macroencapsulación (DEM), compartimentos diseñados para albergar y proteger las células secretoras de insulina. Como una armadura, los DEM protegen a las células de su interior de los ataques (del sistema inmunitario del huésped) al tiempo que permiten la entrada y salida de nutrientes para que las células puedan seguir sobreviviendo.
Pero los DEM tienen varias limitaciones y la ampliación de estos dispositivos para su uso en humanos ha sido un reto. Ahora los investigadores han diseñado un DEM mejorado por convección (ceDEM), que puede bañar continuamente las células con los nutrientes que necesitan y mejorar la capacidad de carga celular, al tiempo que aumenta la supervivencia celular, la sensibilidad a la glucosa y la secreción oportuna de insulina. En modelos preclínicos, el ceDEM respondió rápidamente a los niveles de azúcar en sangre a los dos días de ser implantado.
“Gracias a los recientes avances, estamos cada vez más cerca de disponer de una fuente ilimitada de células tipo beta que puedan responder a la glucosa segregando insulina, pero el siguiente reto es introducir esas células en el cuerpo de forma mínimamente invasiva y que tengan una longevidad con una función máxima, asegura el autor correspondiente, Jeff Karp, doctor e investigador principal y catedrático distinguido de Anestesiología Clínica, Medicina Perioperatoria y del Dolor. Nuestro dispositivo demostró una mayor viabilidad celular y un retraso mínimo tras el trasplante. Es una sólida prueba de concepto preclínica para este sistema”.
Los DEM actuales son dependientes de la difusión: los nutrientes se difunden a través de la membrana exterior del dispositivo y sólo un número de células puede recibir nutrientes y oxígeno y, a su vez, secretar insulina.
El ceDEM se diseñó para proporcionar nutrientes por convección a través de un flujo continuo de fluido a las células encapsuladas, lo que permite que múltiples capas de células crezcan y sobrevivan. El prototipo del equipo cuenta con dos cámaras: una cámara de equilibrio (EqC) que recoge los nutrientes del entorno y una cámara celular (CC) que alberga las células protegidas.
La EqC está encerrada en politetrafluoroetileno, una membrana semipermeable con poros que permiten la entrada de fluidos. Una membrana interior adicional que rodea el CC permite el transporte selectivo de nutrientes y protege contra las respuestas inmunitarias.
Los líquidos perfundidos fluyen a través de una fibra hueca porosa que llega al CC con una concentración de nutrientes similar a la del tejido que rodea el implante. La fibra hueca permite que la insulina y la glucosa pasen libremente, pero no permite la entrada de moléculas inmunitarias clave que podrían atacar a las células encapsuladas.
“La aplicación de islotes derivados de células madre para el tratamiento de la diabetes autoinmune o de tipo 1 se ha trasladado ahora al punto de encontrar un método para proteger las células del rechazo inmunológico y maximizar su supervivencia y función tras el trasplante, explica el coautor Doug Melton, del Departamento de Células Madre y Biología Regenerativa del Instituto de Células Madre de Harvard. La macroencapsulación mejorada por convección puede ser un enfoque viable para lograr todos estos objetivos”.
El dispositivo ofrece muchas ventajas respecto a las bombas de insulina convencionales y permite a las células secretar insulina a demanda y dejar de hacerlo rápidamente cuando los niveles de glucosa en sangre disminuyen. En modelos de diabetes tipo 1 en roedores, el ceMED mejoró la supervivencia y la secreción de insulina de las células y empezó a disminuir el nivel de glucosa en sangre ya dos días después del trasplante.
“El dispositivo ceDEM tiene el potencial de ser un sistema autónomo que no requeriría la recarga y sustitución constantes de los cartuchos de insulina”, asegura el autor principal, Kisuk Yang, exbecario postdoctoral en el Laboratorio Karp y ahora profesor de la División de Bioingeniería de la Universidad Nacional de Incheon, en Corea del Sur.