En teoría, el trasplante de células productoras de insulina en el cuerpo debe funcionar como un tratamiento para la diabetes tipo 1. Sin embargo, en la práctica, los investigadores se enfrentan a muchos retos, especialmente en la búsqueda de un entorno no hostil para las células. Ahora, un nuevo estudio describe un enfoque de ingeniería de tejidos que puede crear un ambiente adecuado bajo la piel.
En la revista Proceeding de la Academia Nacional de Ciencias, los investigadores del Instituto de Biomateriales y Ingeniería Biomédica (IBBME) de la Universidad de Toronto en Canadá describen cómo desarrollaron y probaron su método de trasplante subcutáneo en un modelo de ratón de diabetes tipo 1.
Una característica importante del estudio es que el método de trasplante utiliza ingeniería de tejidos para generar vasos sanguíneos que se integran con el suministro de sangre del anfitrión.
Las células productoras de insulina son muy sensibles a la falta de oxígeno, y el suministro insuficiente de sangre es un problema que ha perseguido los intentos previos de trasplantarlos.
La diabetes es una enfermedad crónica que se desarrolla cuando el cuerpo no puede detener el nivel de azúcar en la sangre o de glucosa demasiado alto.
Si no se trata, el nivel alto de azúcar en la sangre o la hiperglucemia daña muchas partes del cuerpo, incluyendo el corazón, los riñones, los ojos, los nervios y los vasos sanguíneos.
La insulina – una hormona que se produce en el páncreas – es el principal regulador del cuerpo de azúcar en la sangre. Ayuda a las células a tomar en el azúcar y lo utilizan para la energía.
En las personas con diabetes tipo 1, su sistema inmunológico destruye las células de los islotes en su páncreas que producen insulina. En la diabetes tipo 2, el cuerpo produce insulina, pero no puede utilizarla eficazmente.
Hay aproximadamente 30,3 millones de personas que viven con diabetes en los Estados Unidos. La diabetes tipo 1, que representa alrededor del 5 por ciento de la diabetes, es más frecuentemente diagnosticada en la infancia, o durante la adolescencia y los años de los jóvenes adultos.
Actualmente no hay cura para la diabetes tipo 1 y hasta ahora, nadie sabe cómo prevenirla. Las personas con la enfermedad necesitan inyecciones diarias de insulina para sobrevivir.
El trasplante de células de los islotes de los donantes se considera un enfoque prometedor para el tratamiento de la diabetes tipo 1. Sin embargo, donde trasplantarlos en el cuerpo – y luego cómo ayudarlos a sobrevivir – está demostrando ser un desafío importante para los investigadores.
Alexander Vlahos, autor principal del nuevo estudio y Ph.D. Candidato en IBBME, dice que «los islotes pancreáticos están dispersos por el páncreas entre otras células pancreáticas que secretan las enzimas digestivas».
«Esto hace que sea poco práctico tratar de entregar los islotes al páncreas: lo más probable es que se lo entregue a una región del páncreas que está secretando estas enzimas», explica.
Otros sitios, como el hígado o la cavidad abdominal, son igualmente inadecuados. Sus ambientes «hostiles» pronto dañan las células. Por ejemplo, en los trasplantes en la vena porta del hígado, alrededor del 60 por ciento de las células mueren en las primeras 48 horas.
Para asegurar que sobrevivan suficientes células, el trasplante requiere un volumen tan grande de células que el paciente necesitaría células de islotes de varios donantes.
Por lo tanto, explican los investigadores, existe la necesidad de «un sitio de trasplante menos hostil que sea mínimamente invasivo y capaz de soportar un volumen de trasplante importante».
No sólo la piel cumple con estos requisitos, es accesible, y «hace el transplante de islotes mucho más manejable, especialmente si el paciente responde negativamente a las células del donante», dice Vlahos.
Para su estudio, el equipo tomó las células sanas de los islotes pancreáticos de ratas y los incrustó en los tejidos de ingeniería de los módulos hechos de «cilindros de colágeno recubiertos con células endoteliales».
Luego implantaron los módulos bajo la piel de ratones que habían sido criados como un modelo animal de diabetes tipo 1.
Las células de los islotes trasplantados -incorporadas en los módulos de ingeniería de tejidos- restauraron y mantuvieron el control de la glucosa en los ratones diabéticos de tipo 1 durante 21 días.
Un número equivalente de células de islotes trasplantadas sin incorporarlas en módulos de ingeniería de tejidos no tuvo efecto sobre el control de glucosa.
Cuando examinaron el sitio del trasplante, los investigadores encontraron que los islotes implantados estaban rodeados por nuevos vasos sanguíneos que se integraron con el suministro de sangre del huésped. Observan que esta es la primera vez que esto sucede en los trasplantes de islotes subcutáneos.
El equipo sugiere que aunque el estudio es un paso adelante en el uso de debajo de la piel como un sitio de trasplante de tratamientos para la diabetes tipo 1, también ofrece una nueva manera de explorar «vascularización» – o la generación de un suministro suficiente de sangre – en los trasplantes de islotes.
«Los Islotes pancreáticos comprenden aproximadamente el 1 por ciento del páncreas, pero requieren de 15 a 20 por ciento del flujo de sangre al órgano. Nos necesario para asegurar un flujo sanguíneo adecuado a los islotes con el fin para que esto funcione.» – Alexander Vlahos
El equipo también planea intentar inyectar células de los islotes en sitios donde han utilizado la ingeniería de tejidos para desarrollar una buena red de suministro de sangre de antemano.
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