La diabetes tipo 1, que surge cuando el páncreas no produce suficiente insulina para controlar los niveles de glucosa en la sangre, es una enfermedad que actualmente no tiene cura y es difícil de manejar para la mayoría de los pacientes. Los científicos del Instituto Salk están desarrollando un enfoque prometedor para tratarlo: usar células madre para crear células productoras de insulina (llamadas células beta) que podrían reemplazar las células pancreáticas no funcionales.
En un estudio publicado el 7 de junio de 2021 en la revista Nature Communications , los investigadores informaron que han desarrollado una nueva forma de crear células beta que es mucho más eficiente que los métodos anteriores. Además, cuando estas células beta se probaron en un modelo de ratón con diabetes tipo 1, el azúcar en sangre de los animales se controló en aproximadamente dos semanas.
«Las células madre son un enfoque extremadamente prometedor para desarrollar muchas terapias celulares, incluidos mejores tratamientos para la diabetes tipo 1», dice el profesor de Salk, Juan Carlos Izpisua Belmonte, autor principal del artículo. «Este método para fabricar un gran número de células beta seguras y funcionales es un importante paso adelante».
En el trabajo actual, los investigadores comenzaron con células madre pluripotentes humanas (hPSC). Estas células, que pueden derivarse de tejidos adultos (la mayoría de las veces la piel), tienen el potencial de convertirse en cualquier tipo de célula que se encuentre en el cuerpo adulto. Utilizando varios factores de crecimiento y sustancias químicas, los investigadores indujeron a las hPSC a que se convirtieran en células beta de forma escalonada que imitaba el desarrollo pancreático.
La producción de células beta a partir de hPSC en el laboratorio no es nueva, pero en el pasado los rendimientos de estas preciosas células han sido bajos. Con los métodos existentes, solo entre el 10 y el 40 por ciento de las células se convierten en células beta. En comparación, las técnicas utilizadas para crear células nerviosas a partir de hPSC tienen rendimientos de alrededor del 80 por ciento. Otro problema es que si se dejan células indiferenciadas en la mezcla, eventualmente podrían convertirse en otro tipo de células que no serían deseadas.
«Para que los tratamientos basados en células beta se conviertan eventualmente en una opción viable para los pacientes, es importante hacer que estas células sean más fáciles de fabricar», dice el coautor principal Haisong Liu, ex miembro del laboratorio de Belmonte. «Necesitamos encontrar una forma de optimizar el proceso».
Para abordar el problema, los investigadores adoptaron un enfoque gradual para crear células beta. Identificaron varias sustancias químicas que son importantes para inducir a las hPSC a convertirse en células más especializadas. Finalmente, identificaron varios cócteles de productos químicos que dieron como resultado rendimientos de células beta de hasta el 80 por ciento.
También analizaron las formas en que estas células se cultivan en el laboratorio. «Normalmente, las células se cultivan en una placa plana, pero les permitimos crecer en tres dimensiones», dice el coautor Ronghui Li, becario postdoctoral en el laboratorio de Belmonte. El crecimiento de las células de esta manera crea más área de superficie compartida entre las células y les permite influirse entre sí, tal como lo harían durante el desarrollo humano.
Después de que se crearon las células, se trasplantaron a un modelo de ratón con diabetes tipo 1. Los ratones modelo tenían un sistema inmunológico modificado que no rechazaba las células humanas trasplantadas. «Descubrimos que en dos semanas estos ratones tenían una reducción de su alto nivel de azúcar en sangre a un rango normal», dice el coautor principal Hsin-Kai Liao, investigador del laboratorio de Belmonte. «Las células beta derivadas de hPSC trasplantadas eran biológicamente funcionales».
Los investigadores continuarán estudiando esta técnica en el laboratorio para optimizar aún más la producción de células beta. Se necesita más investigación para evaluar los problemas de seguridad antes de que se puedan iniciar ensayos clínicos en humanos. Los investigadores dicen que los métodos informados en este documento también pueden ser útiles para desarrollar células especializadas para tratar otras enfermedades.
Fecha: 7 de junio de 2021