En pacientes que padecen diabetes tipo 1, el sistema inmunitario ataca al páncreas y finalmente deja a los pacientes sin la capacidad de controlar el azúcar en la sangre de forma natural. Estos pacientes deben controlar cuidadosamente la cantidad de azúcar en la sangre, medirla varias veces al día y luegoinyectarse insulina para mantener sus niveles de azúcar en la sangre dentro de un rango saludable. Sin embargo, el control preciso del azúcar en la sangre es difícil de lograr, y como resultado los pacientes enfrentan una variedad de problemas médicos a largo plazo.
Muchos investigadores creen que un mejor tratamiento para la diabetes sería reemplazar las células destruidas de los islotes pancreáticos de los pacientes con células sanas que podrían hacerse cargo de la monitorización de la glucosa y la liberación de insulina. Este enfoque se ha utilizado en cientos de pacientes, pero tiene un inconveniente importante- El sistema inmunitario de los pacientes ataca las células trasplantadas, lo que requiere que los pacientes tomen medicamentos inmunosupresores por el resto de sus vidas. Ahora, un nuevo avance del MIT, el Boston Children's Hospital y varias otras instituciones pueden ofrecer una manera de cumplir la promesa deTrasplante de células de los islotes. Los investigadores han diseñado un material que se puede utilizar para encapsular las células de los islotes humanos antes de trasplantarlas. En pruebas en ratones, demostraron que estas células humanas encapsuladas podían curar la diabetes hasta por seis meses, sin provocar una respuesta inmune.
Aunque se necesitan más estudios, este enfoque "tiene el potencial de proporcionar a los diabéticos un nuevo páncreas que está protegido del sistema inmunitario, lo que les permitiría controlar su azúcar en la sangre sin tomar medicamentos. Ese es el sueño", dice Daniel Anderson, el Profesor Asociado Samuel A. Goldblith en el Departamento de Ingeniería Química del MIT, un miembro del Instituto Koch para la Investigación Integral del Cáncer y el Instituto de Ingeniería y Ciencia Médicas IMES del MIT, y un investigador en el Departamento de Anestesiología del Hospital de Niños de Boston.
Anderson es el autor principal de dos estudios que describen este método en los números del 25 de enero de medicina natural y Biotecnología de la naturaleza . Investigadores de la Universidad de Harvard, la Universidad de Illinois en Chicago, el Centro de Diabetes Joslin y la Escuela de Medicina de la Universidad de Massachusetts también contribuyeron a la investigación.
células encapsulantes
Desde la década de 1980, un tratamiento estándar para pacientes diabéticos ha sido inyecciones de insulina producidas por bacterias genéticamente modificadas. Si bien es efectivo, este tipo de tratamiento requiere un gran esfuerzo por parte del paciente y puede generar grandes cambios en los niveles de azúcar en la sangre.
A instancias de la directora de JDRF, Julia Greenstein, Anderson, Langer, y sus colegas se propusieron hace varios años encontrar una forma de hacer que el trasplante de células de islotes encapsulados sea un enfoque terapéutico viable. Comenzaron explorando derivados químicos del alginato, un materialoriginalmente aislado de algas pardas. Los geles de alginato se pueden hacer para encapsular células sin dañarlas, y también permiten que las moléculas como el azúcar y las proteínas se muevan, haciendo posible que las células en el interior detecten y respondan a las señales biológicas.
Sin embargo, investigaciones anteriores han demostrado que cuando las cápsulas de alginato se implantan en primates y humanos, el tejido cicatricial eventualmente se acumula alrededor de las cápsulas, haciendo que los dispositivos sean ineficaces. El equipo del MIT / Children's Hospital decidió tratar de modificar el alginato para que sea menos probablepara provocar este tipo de respuesta inmune.
"Decidimos adoptar un enfoque en el que lanzas una red muy amplia y ves lo que puedes atrapar", dice Arturo Vegas, un ex postdoctorado del MIT y del Boston Children's Hospital que ahora es profesor asistente en la Universidad de Boston. Vegas es el primeroautor de la Biotecnología de la naturaleza artículo, coautor del artículo de Nature Medicine, y autor del artículo de Nature Biotechnology. "Hicimos todos estos derivados del alginato uniendo diferentes moléculas pequeñas a la cadena del polímero, con la esperanza de que estas modificaciones de moléculas pequeñas de alguna maneradarle la capacidad de evitar el reconocimiento por parte del sistema inmune "
Después de crear una biblioteca de casi 800 derivados de alginato, los investigadores realizaron varias rondas de pruebas en ratones y primates no humanos. Uno de los mejores, conocidos como dióxido de triazol-tiomorfolina TMTD, decidieron estudiar más en pruebas deratones diabéticos. Eligieron una cepa de ratones con un sistema inmunitario fuerte e implantaron células de islotes humanos encapsuladas en TMTD en una región de la cavidad abdominal conocida como espacio intraperitoneal.
Las células de los islotes pancreáticos utilizadas en este estudio se generaron a partir de células madre humanas utilizando una técnica desarrollada recientemente por Douglas Melton, profesor de la Universidad de Harvard y autor de la medicina natural papel
Después de la implantación, las células inmediatamente comenzaron a producir insulina en respuesta a los niveles de azúcar en la sangre y pudieron mantener el azúcar en la sangre bajo control durante la duración del estudio, 174 días.
"La parte realmente emocionante de esto fue poder demostrar, en un ratón inmunocompetente, que cuando se encapsulan estas células sobreviven durante un largo período de tiempo, al menos seis meses", dice Omid Veiseh, un postdoctorado senior enEl Instituto Koch y el Boston Children's Hospital y coautor del artículo de Nature Medicine. "Las células pueden detectar la glucosa y secretar insulina de forma controlada, aliviando la necesidad de insulina inyectada de los ratones".
Los investigadores también encontraron que las cápsulas de 1.5 milímetros de diámetro hechas de sus mejores materiales pero que no transportan células de islotes podrían implantarse en el espacio intraperitoneal de los primates no humanos durante al menos seis meses sin que se acumule tejido cicatricial ". Los resultados combinados deestos dos documentos sugieren que estas cápsulas tienen un potencial real para proteger las células trasplantadas en pacientes humanos ", dice Robert Langer, profesor del Instituto David H. Koch en el MIT, investigador asociado en el Hospital de Niños de Boston y coautor de ambos documentos."Estamos muy contentos de ver que esta investigación en trasplante de células alcance estos hitos importantes".
Cherie Stabler, profesora asociada de ingeniería biomédica de la Universidad de Florida, dice que este enfoque es impresionante porque aborda todos los aspectos del problema del suministro de células de los islotes, incluida la búsqueda de una fuente de células, la prevención de una respuesta inmune y el desarrollo de unmaterial de entrega adecuado.
"Es un problema tan complejo y polifacético que es importante lograr que personas de diferentes disciplinas lo aborden", dice Stabler, que no participó en la investigación. "Este es un gran primer paso hacia una clínica basada en células"terapia para la diabetes tipo I. "
independencia de la insulina
Los investigadores ahora planean probar aún más sus nuevos materiales en primates no humanos, con el objetivo de eventualmente realizar ensayos clínicos en pacientes diabéticos. Si tiene éxito, este enfoque podría proporcionar control de azúcar en la sangre a largo plazo para tales pacientes ". Nuestro objetivo escontinuar trabajando duro para traducir estos resultados prometedores en una terapia que pueda ayudar a las personas ", dice Anderson.
"El objetivo es ser independiente de la insulina", dice Vegas. "Esta sería una forma moderna de hacerlo, mejor que cualquier otra tecnología. Las células pueden detectar glucosa y liberar insulina mucho mejor".que cualquier pieza de tecnología que hayamos podido desarrollar "
Los investigadores también están investigando por qué su nuevo material funciona tan bien. Descubrieron que los materiales con mejor rendimiento fueron modificados con moléculas que contienen un grupo triazol: un anillo que contiene dos átomos de carbono y tres átomos de nitrógeno. Sospechan esta clase delas moléculas pueden interferir con la capacidad del sistema inmune de reconocer el material como extraño.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts MIT . Original escrito por Anne Trafton. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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