Un nuevo implante podría eliminar la necesidad de inyecciones de insulina

Para todas las personas que viven con diabetes tipo 1, las inyecciones diarias de insulina son literalmente una cuestión de vida o muerte. Aunque no hay cura, un equipo de investigación dirigido por la Universidad de Cornell ha desarrollado un dispositivo que podría revolucionar el tratamiento del tratamiento de esta enfermedad.

En la diabetes tipo 1, el sistema inmunitario destruye los cúmulos de células pancreáticas (islotes) que producen insulina. De hecho, las personas que tienen diabetes tipo 1 producen muy poca o ninguna insulina, debido a una reacción autoinmune que destruye parcial o completamente las células beta del páncreas. Estas últimas tienen como rol sintetizar insulina, que es esencial para el uso de la glucosa en la sangre del cuerpo como fuente de energía.

El equipo de investigación, dirigido por el Profesor Asociado Minglin Ma del Departamento de Ingeniería Biológica y Ambiental de la Facultad de Agricultura y Ciencias de la Vida (CALS) de la Universidad de Cornell, ha ideado un método ingenioso para implantar cientos de miles de células de islotes en un paciente.

Proteger las células en pequeñas cápsulas de hidrogel

Estos islotes están protegidos por una fina capa de recubrimiento de hidrogel y, lo que es más importante, las células recubiertas están unidas a un cable de polímero y pueden eliminarse o reemplazarse fácilmente cuando han perdido su utilidad. El trasplante de células de islotes de insulina derivadas de células madre es una alternativa a la terapia con insulina, pero requiere la administración a largo plazo de fármacos inmunosupresores.

Un enfoque para evitar la respuesta del sistema inmune es recubrir y proteger las células en pequeñas cápsulas de hidrogel (varios cientos de micrones de diámetro). Sin embargo, en general, estas cápsulas no pueden eliminarse fácilmente del cuerpo porque no están conectadas entre sí, y hay cientos de miles de ellas.

Por lo tanto, la posibilidad de poder eliminar estos elementos es de suma importancia, debido a la posibilidad de formación de tumores cuando las células productoras de insulina derivadas de células madre (la fuente celular más prometedora para terapias celulares de tipo 1), se usan. "Cuando fallan o mueren, tienen que salir", dijo Ma. "No queremos insertar algo en el cuerpo que luego no podamos eliminar. Con nuestro método, no tenemos este problema".

Inspirada por la forma en que el agua forma perlas en una tela de araña, Ma y su equipo de investigación primero intentaron conectar las cápsulas de las células de los islotes a través de un hilo, pero se dieron cuenta rápidamente de que sería mejor colocar la capa de hidrogel alrededor de dicho hilo.

Dos metros de hilo en el cuerpo

Este hilo no es otro que un alambre de polímero nanoporoso que libera calcio ionizado. El dispositivo comienza con dos suturas de nylon estériles, torcidas helicoidalmente, y luego dobladas para facilitar los recubrimientos posteriores de la estructura nanoporosa. En este hilo se encuentra una capa delgada de alginato de hidrogel que contiene las células de los islotes, que se adhiere al alambre helicoidal nanoporoso (similar a las gotas de rocío que se adhieren a la seda de araña). A saber, el alginato es un extracto de algas especialmente utilizado de forma rutinaria en los trasplantes de células encapsuladas.

El hilo, que el grupo ha designado TRAFFIC (Thread-Reinforced Alginate Fiber for Islets enCapsulation - fibra de alginato reforzada para encapsular islotes) fue sin duda inspirado por una araña, pero es incluso mejor de acuerdo con Ma, porque el hidrogel cubre el hilo de manera uniforme. "No hay espacio entre las cápsulas. En la tela de araña, hay huecos entre las gotas de agua. En nuestro caso, los agujeros serían malos, en términos de tejido cicatrizal y otros", explica el.

Y como el hilo está retorcido y es poroso, el hidrogel no se deslizará como lo haría en una sola pieza de material liso. Fan y Silberstein han sido fundamentales en el modelado de varias opciones para la configuración del hilo.

Esta terapia implicaría la cirugía laparoscópica (o laparoscopia, una técnica de endoscopia médica utilizada para cirugía en la cavidad abdominal), mínimamente invasiva para implantar aproximadamente dos metros de hilo recubierto con hidrogel en la cavidad peritoneal del paciente. "Solo necesitamos dos incisiones de 1/4 de pulgada (0'6cm aproximadamente). Hinchamos el abdomen con dióxido de carbono, lo que nos da espacio para trabajar, y luego ponemos dos puertos, uno para un telescopio conectado a una cámara, para que podamos ver lo que estamos haciendo y otro para un dispositivo de agarre. Así es como presentamos el implante", dijo Flanders.

Ma explica que el área grande de TRAFFIC promueve una mejor transferencia de masa, y que la difusión es buena porque todas las células de los islotes están cerca de la superficie. Las estimaciones de la vida actual del cable están entre 6 y 24 meses, aunque se necesitan más pruebas para obtener un cálculo más preciso.

Regreso a los niveles normales de glucosa en dos días

En ratones, los niveles de glucosa en sangre volvieron a la normalidad dos días después del implante del hilo TRAFFIC (un largo de 2,5cm) y se mantuvieron normales durante al menos tres meses (cuando el experimento terminó). La capacidad de recuperación se probó en varios perros, con muestras de 24,5 cm implantadas con éxito, y luego se extrajeron laparoscópicamente. Flanders, que realizó una implantación quirúrgica en perros, dijo que entre los diversos perros y dispositivos probados, no había adherencia o solo una mínima adhesión del dispositivo al tejido circundante durante la extracción.

Flanders cree que la colaboración ha producido un dispositivo médico potencialmente revolucionario: "Creo que es brillante, ha habido otros dispositivos de este tipo, pero este parece ser tan prometedor. Es poco reactivo, protege las células de los islotes, les permite detectar glucosa, no se adhiere a nada y puede eliminarse fácilmente. Para mí, es una innovación que tiene un futuro brillante por delante", explica.

Fuente: Trust My Science