Investigadores de la Universidad de Cornell (Estados Unidos) han desarrollado un sistema de implantes que puede tratar la diabetes tipo 1 suministrando oxígeno adicional a células secretoras de insulina densamente pobladas, sin necesidad de inmunosupresión.

La tecnología se basa en dispositivos de encapsulación implantables de células secretoras de insulina que los expertos han probado en modelos de rata. Los resultados se han publicado en la revista 'Nature communications' y podrían replicarse para otras enfermedades crónicas.

En la diabetes tipo 1, el sistema inmunitario se vuelve hostil y ataca y destruye las células beta del páncreas, encargadas de producir insulina. Sin esta hormona, el cuerpo no puede transportar la glucosa (azúcar) a las células musculares y tisulares para generar energía. Los pacientes suelen controlar la enfermedad con inyecciones diarias de insulina o bombas de insulina, pero incluso con ese tratamiento, la enfermedad les sigue impactando.

Frente a esto, los investigadores han mejorado unos dispositivos implantables ya existentes que habían demostrado eficacia para controlar el azúcar en sangre en ratones diabéticos, pero cuya duración era limitada. "Uno de los principales desafíos es que el propio implante suele morir por falta de oxígeno tras la implantación", ha explicado la investigadora Lora Tran, candidata a doctora y una de las coautoras principales de este trabajo.

"En nuestro laboratorio, se logró el éxito en ratones que vivieron más de un año y controlaron la diabetes de forma muy eficaz con pequeñas cápsulas sin generación de oxígeno. Sin embargo, al ampliar la escala, necesitamos más células, sobre todo mayor densidad. Necesitamos una dosis más alta. Si implantamos sin generar oxígeno, las células suelen morir en dos semanas", ha detallado.

Para solventar este problema, han desarrollado un sistema de macroencapsulación asistida por bioelectrónica (BEAM, por sus siglas en inglés) formado por una cápsula cilíndrica con una sección transversal anular que contiene células secretoras de insulina trasplantadas, y un generador electroquímico de oxígeno extraíble.

Una membrana nanofibrosa en el exterior de la cápsula protege a las células del sistema inmunitario del organismo huésped; una membrana permeable en el núcleo de la cápsula permite que el suministro central de oxígeno llegue al anillo de células.

Tran ha precisado que la tecnología debe cumplir dos requisitos, garantizar la protección inmunitaria, y mantener la transferencia de masa, como la glucosa y otros nutrientes y moléculas.

Probado con éxito en ratas

El sistema ha sido probado con éxito en un modelo alogénico de ratas. En este, el sistema oxigenado implantado por vía subcutánea revirtió la diabetes durante hasta tres meses sin inmunosupresión, mientras que las ratas del grupo de control, no oxigenadas, permanecieron hiperglucémicas.

"Es la prueba de concepto. Demostramos que la oxigenación es importante y que esta favorecerá la creación de cápsulas de alta densidad celular", ha destacado la coautora Linda Tempelman. "Las cápsulas son inmunoprotectoras y duran mucho tiempo sin que la membrana se dañe", ha añadido.

El nuevo sistema permitiría que un número mucho mayor de pacientes se someta a un trasplante de islotes pancreáticos o a una terapia celular sin necesidad de inmunosupresión, que se considera demasiado peligrosa para su uso rutinario. Además, el nuevo sistema puede proporcionar un control mucho más estricto de la glucosa, curando eficazmente la enfermedad y permitiendo a la persona comer, beber y hacer ejercicio como cualquier otra persona.

El siguiente paso será implantar el sistema en un modelo porcino y probarlo también con células madre humanas. Los investigadores están interesados en intentar usar el sistema para implantar diferentes tipos de células en humanos para el tratamiento a largo plazo de enfermedades crónicas.

"Prevemos una era en la que las personas recibirán implantes con células alogénicas de otros seres humanos, de líneas de células madre, y los usarán a largo plazo para tratar las deficiencias del cuerpo", ha señalado Linda Tempelman, también directora ejecutiva de Persista Bio, que está licenciando estas tecnologías.

De esta forma, trabajarán en implantes que proporcionen a pacientes con otras enfermedades crónicas una pequeña cantidad de endorfinas, enzimas u otras moléculas, en función de las necesidades de cada uno, como tratamiento a largo plazo, con lo que además evitarán que tengan que estar pendientes de tomar medicación.