MADRID, 31 Oct. (EUROPA PRESS) -
El tratamiento de la diabetes tipo 1 y algunos casos de diabetes tipo 2 requiere el suministro de inyecciones de insulina frecuentes o una bomba de insulina mecánica para la infusión de insulina. Pero investigadores de la Universidad de Carolina del Norte (UNC) y de la Universidad Estatal de Carolina del Norte (NC Estate), ambas en Estados Unidos, han desarrollado lo que podría ser una opción mucho más amigable para el paciente: células artificiales que liberan insulina automáticamente en el torrente sanguíneo cuando aumentan los niveles de glucosa.
Estas "células beta artificiales" (ABCs, por sus siglas en inglés) imitan las funciones de los controladores de glucosa naturales del cuerpo, las células beta secretoras de insulina del páncreas. La pérdida o disfunción de estas células causa diabetes tipo 1 y muchos casos de diabetes tipo 2. La idea es que las ABCs puedan insertarse por vía subcutánea en pacientes, reemplazándose cada pocos días, o mediante un parche cutáneo indoloro y desechable.
Según informan los investigadores en un artículo sobre su trabajo publicado este lunes en 'Nature Chemical Biology', una sola inyección de ABC en ratones diabéticos que carecen de células beta normalizó rápidamente los niveles de glucosa en sangre de los animales y los mantuvo normales durante hasta cinco días.
"Nuestro plan ahora es optimizar aún más y probar estas células sintéticas en animales más grandes, desarrollar un sistema de administración de parches para la piel y finalmente probarlos en personas con diabetes", dice el investigador principal Zhen Gu, profesor en el Departamento Conjunto de Ingeniería Biomédica de UNC/NC. Gu también trabaja en la Facultad de Medicina de la UNC, la Facultad de Farmacia Eshelman de la UNC y el Centro de Atención de Diabetes de la UNC.
Al menos seis millones de personas en Estados Unidos usan insulina como tratamiento para la diabetes, ya sea mediante inyección o por una bomba mecánica. Hasta ahora, la insulina administrada en forma de píldora ha sido un desafío porque es una molécula grande que sería destruida por las enzimas digestivas y los ácidos antes de que pudiera llegar al torrente sanguíneo.
Sin embargo, el principal problema con los tratamientos de insulina actuales no es que no se puedan administrar en una píldora, sino que no pueden controlar los niveles de glucosa en sangre de manera automática y eficiente, como lo hacen las células pancreáticas que secretan insulina. Los trasplantes de células pancreáticas pueden resolver ese problema en algunos casos, pero resultan costosos, requieren células donantes que a menudo escasean y fármacos inmunosupresores y, a menudo, fallan por la destrucción de las células trasplantadas.
NIVELES NORMALES DE GLUCEMIA DURANTE CINCO DÍAS EN RATONES
Gu y sus colegas han estado investigando soluciones para el problema de la administración de insulina durante gran parte de la última década. Para este proyecto, adoptaron un enfoque particularmente ambicioso: fabricar células artificiales que, en gran medida, hacen el trabajo que realizan las células beta pancreáticas naturales.
Los ABCs de Gu se construyen con una versión simplificada de la membrana lipídica de dos capas de una célula normal. La innovación clave es lo que contienen estas células: vesículas rellenas de insulina especialmente diseñadas. Un aumento en los niveles de glucosa en sangre conduce a cambios químicos en el recubrimiento de las vesículas, lo que hace que las vesículas comiencen a fusionarse con la membrana externa de las ABCs, liberando así cargas útiles de insulina.
"Ésta es la primera demostración que utiliza un proceso de fusión de vesículas para suministrar insulina que emplea vesículas que contienen insulina como las que se encuentran en una célula beta y puede reproducir las funciones de la célula beta al detectar glucosa y responder con 'secreción' de insulina", subraya el autor principal Zhaowei Chen, investigador postdoctoral en el laboratorio de Gu.
Las ABCs mostraron una respuesta rápida a los altos niveles de glucosa en pruebas de laboratorio y en ratones diabéticos sin células beta. "Los ratones pasaron de hiperglucemia a niveles normales de glucemia en una hora, y permanecieron así durante hasta cinco días después de eso", celebra Gu.
Los ratones de control inyectados con ABC sin insulina permanecieron hiperglucémicos. Gu y sus colegas planifican más pruebas preclínicas y esperan desarrollar un método para administrar las células sin dolor a través de un parche cutáneo que pudiera simplemente reemplazarse. "Todavía se necesita mucho trabajo para optimizar este enfoque celular antes de que se intenten estudios en humanos", reconoce el coautor John Buse, profesor distinguido de Verne S. Caviness en UNC.
También jefe de la División de Endocrinología y director del Centro de Atención a la Diabetes de UNC, añade: "Estos resultados hasta ahora son un notable y creativo primer paso hacia una nueva forma de resolver el problema de la diabetes utilizando ingeniería química en lugar de bombas mecánicas o trasplantes vivos". Gu y su equipo también trabajan por separado en un parche cutáneo libre de células, un "parche de insulina inteligente" que detecte los niveles de glucosa en sangre y secrete insulina al torrente sanguíneo, según sea necesario.
