Mediante la combinación de dos tecnologías poderosas, los científicos están llevando la investigación sobre la diabetes a un nivel completamente nuevo. En un estudio dirigido por Kevin Kit Parker de la Universidad de Harvard, los microfluidos y las células beta humanas productoras de insulina se han integrado en un "Islet-on-a-a-Chip. "El nuevo dispositivo facilita que los científicos examinen las células productoras de insulina antes de trasplantarlas a un paciente, prueben compuestos estimulantes de la insulina y estudien la biología fundamental de la diabetes.
El diseño del Islet-on-a-Chip se inspiró en el páncreas humano, en el que islas de células "islotes" reciben un flujo continuo de información sobre los niveles de glucosa del torrente sanguíneo y ajustan su producción de insulina según sea necesario.
"Si queremos curar la diabetes, tenemos que restaurar la capacidad de una persona para producir y administrar insulina", explicó Douglas Melton, profesor de células madre y biología regenerativa de la Universidad de Xander y codirector del Instituto de células madre de Harvard HSCI. "Las células beta, que se producen en el páncreas, tienen la función de medir el azúcar y secretar insulina, y normalmente lo hacen muy bien. Pero en los pacientes con diabetes estas células no pueden funcionar correctamente. Ahora, podemos usar células madrepara producir células beta saludables para ellos. Pero como todos los trasplantes, hay mucho que hacer para asegurarse de que funcione de manera segura ".
Antes de trasplantar células beta a un paciente, deben someterse a pruebas para ver si funcionan correctamente. El método actual para hacerlo se basa en tecnología de la década de 1970: administrar glucosa a las células para provocar una respuesta de insulina, recolectar muestras, agregarreactivos y tomar medidas para ver cuánta insulina hay en cada uno. El proceso manual tarda tanto en ejecutarse e interpretar que muchos médicos lo abandonan por completo.
El nuevo dispositivo en miniatura automatizado brinda resultados en tiempo real, lo que puede acelerar la toma de decisiones clínicas.
"Nuestro dispositivo organiza los islotes en líneas separadas, administra un pulso de glucosa a cada uno simultáneamente y detecta cuánta insulina se produce", dijo Aaron Glieberman, coautor del artículo y candidato a doctorado en Parkerlaboratorio ". Combina la estimulación de glucosa y la detección de insulina en la misma ruta de flujo, por lo que puede brindarle al médico información procesable, rápidamente. El diseño también utiliza materiales que son aptos para la fabricación a mayor escala, lo que significa que más personas podrán usareso."
"El Islet-on-a-Chip nos permite monitorear cómo las células de los islotes donadas o fabricadas liberan insulina, como pueden hacerlo las células del cuerpo", dijo Parker, profesor de Bioingeniería y Física Aplicada de la Familia Tarr en Harvard. "Eso significa que nosotrospuede hacer un gran avance hacia las terapias celulares para la diabetes. El dispositivo facilita la detección de medicamentos que estimulan la secreción de insulina, prueba las células beta derivadas de células madre y estudia la biología fundamental de los islotes. No existe otra tecnología de control de calidad quepuede hacerlo tan rápido y con la mayor precisión ".
La Oficina de Desarrollo Tecnológico de Harvard ha presentado solicitudes de patente relacionadas con esta tecnología y está explorando activamente oportunidades de comercialización.
"Fue emocionante ver el método de nuestro laboratorio para medir la función de los islotes desde células individuales a grupos de células mucho más grandes e incorporado en un dispositivo que se puede usar ampliamente en la comunidad", dijo el coautor Michael Roper de FloridaState University, cuyo laboratorio se centra en la biología fundamental de los islotes. "Ahora, tenemos un dispositivo que integra el suministro de glucosa, el posicionamiento y captura de los islotes, la mezcla de reactivos y la detección de insulina, y requiere muchos menos reactivos. Así que los laboratorios pueden usarlo para hacermás experimentos al mismo costo, utilizando un proceso mucho más corto y fácil ".
"Mi principal interés es la diabetes en sí misma; todos los adultos de mi familia tienen diabetes tipo 2, y esa es la razón por la que he seguido la ciencia como carrera", dijo Benjamin Pope, coautor del estudio ybecario postdoctoral en el laboratorio Parker. "Estoy muy emocionado de ver esta tecnología utilizada en la investigación de la diabetes y la detección de trasplantes, porque permite terapias celulares para la diabetes.
"También es una hermosa integración de muchas tecnologías diferentes", agregó Pope. "La física detrás de la captura automática de islotes, los microfluidos, el sensor en tiempo real y la bioquímica subyacente, los componentes electrónicos y de adquisición de datos, inclusoel software. El dispositivo en general y el sistema operativo: al integrar tantas cosas de diferentes campos, aprendí mucho en el proceso ".
Aparte de su aplicación a la diabetes, el dispositivo promete ser utilizado con otros tejidos y órganos. "Podemos modificar la tecnología central para detectar la función en una variedad de sistemas microfisiológicos", agregó Glieberman. "Con la capacidad de detectar secreciones celularescontinuamente, queremos que sea más fácil explorar cómo las células usan las señales de proteínas para comunicarse. Esta tecnología puede eventualmente desarrollar nuevos conocimientos sobre métricas dinámicas de salud tanto para el diagnóstico como para el tratamiento ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Harvard . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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