MADRID, 19 Sep. (EUROPA PRESS) -
Ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), han diseñado un dispositivo implantable que transporta cientos de miles de células islote junto con su propia fábrica de oxígeno a bordo para mantenerlas sanas. Este dispositivo podría ayudar a los pacientes con diabetes de tipo 1 a prescindir de las inyecciones de insulina, según un estudio publicado en la revista 'Proceedings of the National Academy of Sciences'.
Un enfoque prometedor para tratar la diabetes de tipo 1 consiste en implantar células de islotes pancreáticos capaces de producir insulina cuando sea necesario, lo que puede liberar a los pacientes de la necesidad de administrarse frecuentes inyecciones de insulina. Sin embargo, uno de los principales obstáculos de este método es que, una vez implantadas, las células acaban quedándose sin oxígeno y dejan de producir insulina.
Para superar este obstáculo, los ingenieros del MIT han diseñado un nuevo dispositivo implantable que no sólo lleva cientos de miles de células de islotes productoras de insulina, sino que también tiene su propia fábrica de oxígeno a bordo, que genera oxígeno mediante la división del vapor de agua que se encuentra en el cuerpo.
Los investigadores demostraron que, implantado en ratones diabéticos, este dispositivo podía mantener estables sus niveles de glucosa en sangre durante al menos un mes. Ahora esperan crear una versión más grande del dispositivo, del tamaño de un chicle, que podría probarse en personas con diabetes de tipo 1.
"Se trata de un dispositivo médico vivo fabricado con células humanas que segregan insulina y un sistema electrónico de soporte vital. Estamos entusiasmados con los progresos realizados hasta ahora, y somos realmente optimistas respecto a la posibilidad de que esta tecnología acabe ayudando a los pacientes", afirma Daniel Anderson, profesor del Departamento de Ingeniería Química del MIT, miembro del Instituto Koch de Investigación Integral del Cáncer y del Instituto de Ingeniería y Ciencias Médicas (IMES) del MIT, y autor principal del estudio.
Aunque los investigadores se centran principalmente en el tratamiento de la diabetes, afirman que este tipo de dispositivo también podría adaptarse para tratar otras enfermedades que requieran la administración repetida de proteínas terapéuticas.
La mayoría de los pacientes con diabetes de tipo 1 tienen que controlar cuidadosamente sus niveles de glucosa en sangre e inyectarse insulina al menos una vez al día. Sin embargo, este proceso no reproduce la capacidad natural del organismo para controlar los niveles de glucosa en sangre.
"La gran mayoría de los diabéticos insulinodependientes se inyectan insulina y hacen todo lo que pueden, pero no tienen niveles saludables de azúcar en sangre --afirma Anderson--. Si nos fijamos en sus niveles de azúcar en sangre, incluso en el caso de personas que se esfuerzan mucho por ser cuidadosas, simplemente no pueden igualar lo que puede hacer un páncreas vivo".
Una alternativa mejor sería trasplantar células que produzcan insulina cada vez que detecten subidas en los niveles de glucemia del paciente. Algunos pacientes diabéticos han recibido trasplantes de células de islotes procedentes de cadáveres humanos, con lo que pueden conseguir un control a largo plazo de la diabetes; sin embargo, estos pacientes tienen que tomar fármacos inmunosupresores para evitar que su organismo rechace las células implantadas.
Más recientemente, los investigadores han demostrado un éxito similar con células de islotes derivadas de células madre, pero los pacientes que reciben esas células también necesitan tomar fármacos inmunosupresores.
Otra posibilidad, que podría evitar la necesidad de fármacos inmunosupresores, es encapsular las células trasplantadas dentro de un dispositivo flexible que las proteja del sistema inmunitario. Sin embargo, encontrar un suministro fiable de oxígeno para estas células encapsuladas ha resultado todo un reto.
Algunos dispositivos experimentales, incluido uno que se ha probado en ensayos clínicos, incorporan una cámara de oxígeno que puede suministrar a las células, pero esta cámara debe recargarse periódicamente. Otros investigadores han desarrollado implantes que incluyen reactivos químicos capaces de generar oxígeno, pero éstos también acaban agotándose.
El equipo del MIT adoptó un enfoque diferente que podría generar oxígeno indefinidamente, dividiendo el agua. Para ello se utiliza una membrana de intercambio de protones --una tecnología utilizada originalmente para generar hidrógeno en pilas de combustible-- situada en el interior del dispositivo.
Esta membrana puede dividir el vapor de agua (abundante en el organismo) en hidrógeno, que se difunde sin causar daños, y oxígeno, que pasa a una cámara de almacenamiento que alimenta las células de los islotes a través de una fina membrana permeable al oxígeno.
Una ventaja significativa de este método es que no requiere cables ni pilas. Para dividir este vapor de agua se necesita un pequeño voltaje (unos 2 voltios), que se genera mediante un fenómeno conocido como acoplamiento inductivo resonante.
Una bobina magnética sintonizada situada fuera del cuerpo transmite la energía a una pequeña antena flexible dentro del dispositivo, lo que permite la transferencia inalámbrica de energía. Requiere una bobina externa, que los investigadores prevén que podría llevarse como un parche en la piel del paciente.
Tras construir su dispositivo, del tamaño de una pequeña moneda, los investigadores lo probaron en ratones diabéticos. Los implantados con el dispositivo generador de oxígeno eran capaces de mantener niveles normales de glucosa en sangre, comparables a los de los animales sanos. Sin embargo, los que recibieron el dispositivo sin oxígeno se volvieron hiperglucémicos (con niveles elevados de azúcar en sangre) en unas dos semanas.
Normalmente, cuando se implanta cualquier tipo de dispositivo médico en el cuerpo, el ataque del sistema inmunitario provoca una acumulación de tejido cicatricial denominado fibrosis, que puede reducir la eficacia de los dispositivos.
Este tipo de tejido cicatricial se formó alrededor de los implantes utilizados en este estudio, pero el éxito del dispositivo en el control de los niveles de glucosa en sangre sugiere que la insulina seguía siendo capaz de difundirse fuera del dispositivo, y la glucosa dentro de él.
Este método también podría utilizarse para administrar células que produzcan otros tipos de proteínas terapéuticas que deban administrarse durante largos periodos de tiempo. En este estudio, los investigadores demostraron que el dispositivo también podía mantener vivas las células productoras de eritropoyetina, una proteína que estimula la producción de glóbulos rojos.
"Somos optimistas respecto a la posibilidad de fabricar dispositivos médicos vivos que puedan residir en el organismo y producir fármacos cuando sea necesario --afirma Anderson--. Hay una gran variedad de enfermedades en las que los pacientes necesitan tomar proteínas de forma exógena, a veces con mucha frecuencia. Si podemos sustituir la necesidad de infusiones cada dos semanas por un único implante que pueda actuar durante mucho tiempo, creo que eso podría ayudar realmente a muchos pacientes".
Los investigadores planean ahora adaptar el dispositivo para probarlo en animales más grandes y, finalmente, en humanos. Para uso humano, esperan desarrollar un implante del tamaño de un chicle. También quieren comprobar si el dispositivo puede permanecer en el cuerpo durante más tiempo.
"Estamos muy entusiasmados con estos hallazgos, que creemos que podrían proporcionar una forma totalmente nueva de tratar algún día la diabetes y posiblemente otras enfermedades", añade Langer.
