Una forma prometedora de tratar la diabetes es con células de islotes trasplantadas que producen insulina cuando los niveles de azúcar en sangre bajan demasiado. Sin embargo, los pacientes que reciben dichos trasplantes deben tomar medicamentos para evitar que su sistema inmunitario rechace las células trasplantadas, por lo que el tratamiento no esutilizado a menudo.
Para ayudar a que este tipo de terapia sea más factible, los investigadores del MIT han ideado una forma de encapsular células terapéuticas en un dispositivo protector flexible que previene el rechazo inmunitario y al mismo tiempo permite que el oxígeno y otros nutrientes críticos lleguen a las células. Estas células podrían bombearseinsulina u otras proteínas siempre que se necesiten.
"La visión es tener una fábrica de medicamentos viva que pueda implantar en los pacientes, que pueda secretar medicamentos según sea necesario en el paciente. Esperamos que una tecnología como esta pueda usarse para tratar muchas enfermedades diferentes, incluida la diabetes", diceDaniel Anderson, profesor asociado de ingeniería química, miembro del Instituto Koch para la Investigación Integral del Cáncer y el Instituto de Ingeniería Médica y Ciencia del MIT, y el autor principal del trabajo.
En un estudio de ratones, los investigadores mostraron que las células humanas genéticamente modificadas permanecieron viables durante al menos cinco meses, y creen que podrían durar más tiempo para lograr un tratamiento a largo plazo de enfermedades crónicas como diabetes o hemofilia, entre otras.
Suman Bose, científico investigador del Instituto Koch, es el autor principal del artículo, que aparece hoy en Ingeniería biomédica de la naturaleza .
efecto protector
Los pacientes con diabetes tipo 1 generalmente deben inyectarse insulina varias veces al día para mantener sus niveles de azúcar en la sangre dentro de un rango saludable. Desde 1999, un pequeño número de pacientes con diabetes han recibido células de islotes trasplantadas, que pueden hacerse cargo de suspáncreas no funcionante. Si bien el tratamiento a menudo es efectivo, los medicamentos inmunosupresores que estos pacientes deben tomar los hacen vulnerables a la infección y pueden tener otros efectos secundarios graves.
Durante varios años, el laboratorio de Anderson ha estado trabajando en formas de proteger las células trasplantadas del sistema inmunitario del huésped, de modo que los medicamentos inmunosupresores no sean necesarios.
"Queremos poder implantar células en pacientes que puedan secretar factores terapéuticos como la insulina, pero evitar que sean rechazados por el cuerpo", dice Anderson. "Si pudiera construir un dispositivo que pudiera proteger esas células y no requeririnmunodepresión, realmente podrías ayudar a mucha gente "
Para proteger las células trasplantadas del sistema inmune, los investigadores las alojaron dentro de un dispositivo construido con un elastómero a base de silicio polidimetilsiloxano y una membrana porosa especial ". Es casi la misma rigidez que el tejido, y lo hace delgadosuficiente para que pueda envolver los órganos ", dice Bose.
Luego recubrieron la superficie externa del dispositivo con un fármaco de molécula pequeña llamado THPT. En un estudio anterior, los investigadores descubrieron que esta molécula puede ayudar a prevenir la fibrosis, una acumulación de tejido cicatricial que se produce cuando el sistema inmunitario ataca a un extrañoobjetos.
El dispositivo contiene una membrana porosa que permite que las células trasplantadas obtengan nutrientes y oxígeno del torrente sanguíneo. Estos poros deben ser lo suficientemente grandes como para permitir el paso de nutrientes e insulina, pero lo suficientemente pequeños para que las células inmunes como las células T no puedanentrar y atacar las células trasplantadas.
En este estudio, los investigadores probaron recubrimientos de polímeros con poros que varían de 400 nanómetros a 3 micrómetros de diámetro, y encontraron que un rango de tamaño de 800 nanómetros a 1 micrómetro era óptimo. A este tamaño, pueden pasar pequeñas moléculas y oxígeno,pero no las células T. Hasta ahora, se creía que los poros de 1 micrómetro serían demasiado grandes para detener el rechazo celular.
Medicamentos bajo demanda
En un estudio de ratones diabéticos, los investigadores mostraron que los islotes de ratas trasplantados dentro de los dispositivos mantenían niveles normales de glucosa en sangre en los ratones durante más de 10 semanas.
Los investigadores también probaron este enfoque con células de riñón embrionario humano que fueron diseñadas para producir eritropoyetina EPO, una hormona que promueve la producción de glóbulos rojos y se usa para tratar la anemia. Estas células humanas terapéuticas sobrevivieron en ratones durante al menos 19-semana de duración del experimento.
"Las células en el dispositivo actúan como una fábrica y producen continuamente altos niveles de EPO. Esto llevó a un aumento en el recuento de glóbulos rojos en los animales durante el tiempo que hicimos el experimento", dice Anderson.
Además, los investigadores demostraron que podían programar las células trasplantadas para producir una proteína solo en respuesta al tratamiento con un fármaco de molécula pequeña. Específicamente, las células manipuladas trasplantadas produjeron EPO cuando los ratones recibieron la droga doxiciclina. Esta estrategia podría permitirpara la producción a pedido de una proteína u hormona solo cuando se necesita.
Este tipo de "fábrica de medicamentos vivos" podría ser útil para tratar cualquier tipo de enfermedad crónica que requiera dosis frecuentes de una proteína u hormona, dicen los investigadores. Actualmente se están centrando en la diabetes y están trabajando en formas de extender la vida útil deislotes trasplantados.
"Este es el octavo artículo de la revista Nature que nuestro equipo ha publicado en los últimos cuatro años que aclara aspectos fundamentales clave de la biocompatibilidad de los implantes. Esperamos y creemos que estos hallazgos conducirán a nuevos implantes súper biocompatibles para tratar la diabetes y muchos otrosenfermedades en los años venideros ", dice Robert Langer, profesor del Instituto David H. Koch en el MIT y autor del artículo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por Anne Trafton. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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