Los investigadores dirigidos por el profesor ETH Martin Fussenegger del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Biosistemas D-BSSE en Basilea han producido células beta artificiales utilizando un enfoque de ingeniería directo.
Las células beta artificiales pueden hacer todo lo que hacen las naturales: miden la concentración de glucosa en la sangre y producen suficiente insulina para reducir efectivamente el nivel de azúcar en la sangre. Los investigadores de ETH presentaron su desarrollo en la última edición de la revista ciencia .
Los enfoques anteriores se basaron en células madre, que los científicos permitieron madurar en células beta, ya sea agregando factores de crecimiento o incorporando redes genéticas complejas.
Reprogramación menor de células HEK
Para su nuevo enfoque, los investigadores de ETH usaron una línea celular basada en células de riñón humano, células HEK. Los investigadores usaron las proteínas naturales de transporte de glucosa y los canales de potasio en la membrana de las células HEK. Las mejoraron con un voltaje dependientecanal de calcio y un gen para la producción de insulina y GLP-1, una hormona involucrada en la regulación del nivel de azúcar en la sangre.
El interruptor de voltaje causa la producción de insulina
En las células beta artificiales, la proteína de transporte de glucosa natural de las células HEK transporta la glucosa desde el torrente sanguíneo al interior de la célula. Cuando el nivel de azúcar en la sangre excede un cierto umbral, los canales de potasio se cierran. Esto cambia la distribución de voltaje en la membrana,provocando que los canales de calcio se abran. A medida que el calcio fluye, desencadena la cascada de señalización incorporada de las células HEK, lo que conduce a la producción y secreción de insulina o GLP-1.
Las pruebas iniciales de las células beta artificiales en ratones diabéticos revelaron que las células eran extremadamente efectivas: "Funcionaron mejor y durante más tiempo que cualquier solución lograda en cualquier parte del mundo hasta ahora", dice Fussenegger. Cuando se implanta en ratones diabéticos, ellas células HEK modificadas funcionaron de manera confiable durante tres semanas, produciendo cantidades suficientes de los mensajeros que regulan el nivel de azúcar en la sangre.
Modelado útil
En el desarrollo de las células artificiales, los investigadores contaron con la ayuda de un modelo informático creado por investigadores que trabajan bajo Jörg Stelling, otro profesor del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Biosistemas de ETH Zurich D-BSSE. El modelo permite hacer predicciones decomportamiento celular, que puede verificarse experimentalmente. "Los datos de los experimentos y los valores calculados usando los modelos fueron casi idénticos", dice Fussenegger.
Él y su grupo han estado trabajando en soluciones basadas en biotecnología para la terapia de la diabetes durante mucho tiempo. Hace varios meses, descubrieron las células beta que habían crecido a partir de células madre del tejido graso de una persona. Sin embargo, esta técnica es costosa,ya que las células beta deben producirse individualmente para cada paciente. La nueva solución sería más barata, ya que el sistema es adecuado para todos los diabéticos.
La preparación para el mercado está muy lejos
Sin embargo, sigue siendo incierto cuándo estas células beta artificiales llegarán al mercado. Primero deben someterse a varios ensayos clínicos antes de que puedan usarse en humanos. Los ensayos de este tipo son caros y a menudo duran varios años ". Si nuestras célulasSuperando todos los obstáculos, podrían llegar al mercado en 10 años ", estima el profesor de ETH.
La diabetes se está convirtiendo en el flagelo moderno de la humanidad. La Federación Internacional de Diabetes estima que más de 640 millones de personas en todo el mundo sufrirán diabetes en 2040. Hoy en día, medio millón de personas están afectadas en Suiza, de las cuales 40,000 sufren del tipo 1diabetes, la forma en que el sistema inmunitario del cuerpo destruye completamente las células beta productoras de insulina.
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Materiales proporcionado por ETH Zúrich . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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