Investigadores de la Universidad de Purdue y la Escuela de Medicina de la Universidad de Indiana (IU) están trabajando con el mejor amigo del hombre para curar una de sus enfermedades más insidiosas.
Los científicos dicen que una nueva terapia promete revertir a largo plazo la diabetes tipo 1 tanto en humanos como en perros.
Waffle, Splash y Gracie. Prinkey-Krupinski ha estado luchando con la diabetes Tipo 1 de inicio en adultos durante 12 años. (Foto cortesía de Kelly Prinkey-Krupinski)
Purdue informó esta semana que los científicos lograron niveles normales de glucosa en ratones inducidos por diabetes inyectándoles una solución de colágeno mezclada con células pancreáticas. Es la primera terapia mínimamente invasiva para revertir con éxito la diabetes Tipo 1 en 24 horas y mantener la independencia de la insulina durante al menos 90 días, informan los científicos.
Los investigadores introdujeron eficazmente células pancreáticas sanas como un caballo de Troya, siendo el caballo de Troya una proteína que el cuerpo ya fabrica para construir músculos, huesos, piel y vasos sanguíneos: colágeno.
De acuerdo con la Universidad de Purdue, el siguiente paso es un estudio clínico piloto en perros con diabetes Tipo 1 natural, que se llevará a cabo en colaboración con la Facultad de Medicina Veterinaria de Purdue.
» Planeamos tener en cuenta las diferencias de ratón a humano ayudando primero a los perros. De esta manera, los perros pueden informarnos sobre qué tan bien podría funcionar el tratamiento en humanos», dijo Clarissa Hernández Stephens, primera autora de la investigación e investigadora graduada en la Escuela Weldon de Ingeniería Biomédica de Purdue. Los hallazgos aparecen a primera vista para un próximo número de la revista American Journal of Physiology – Endocrinology and Metabolism.
Según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC, por sus siglas en inglés), 30,3 millones de personas tienen diabetes, es decir, el 9,4% de la población estadounidense. Los páncreas de las personas con diabetes tipo 1 producen muy poca insulina o ninguna. Sin insulina, la hormona que permite que el azúcar en la sangre entre en las células de su cuerpo, donde se puede usar para obtener energía, el azúcar en la sangre no puede entrar en las células y se acumula peligrosamente en el torrente sanguíneo.
«La diabetes tipo 1 afecta a aproximadamente uno de cada 100 animales de compañía en los Estados Unidos, incluidos perros y gatos, y aproximadamente 1,25 millones de niños y adultos estadounidenses», informa la Universidad Purdue. «Debido a que la diabetes en los perros ocurre de manera similar en los seres humanos, el tratamiento hasta ahora ha sido en gran medida el mismo: Ambos necesitan que se monitorice su glucosa durante todo el día y que se administre insulina después de las comidas.»
Por lo que los perros y los humanos podrían beneficiarse potencialmente de la misma cura: un nuevo conjunto de células pancreáticas para reemplazar los grupos de células, llamados islotes, que no liberan insulina para monitorear los niveles de glucosa en sangre, sostienen los investigadores.
Kelly Prinkey-Krupinski, de 48 años y ávida amante de los perros, ha estado luchando con la diabetes Tipo 1 de inicio en adultos durante 12 años. Dijo que la enfermedad dirige su vida. «Es una lucha constante», dijo. «Mi mente siempre está consciente de que cada bocado de comida que como, cada medicamento que tomo, cada enfermedad y emoción que experimento afectarán mi azúcar en la sangre. Nunca hay vacaciones del acto de equilibrio constante para mantenerse con vida. Me asusta pensar en un momento cuando no puedo obtener la insulina que debo tomar 24-7. Rezaría para que haya una cura en mi vida. Odio pensar en los niños que luchan con diabetes tipo 1. Esta investigación con perros suena prometedora. Como amante de los perros, me encantaría ver si nuestros amigos caninos pueden curarse. Estoy emocionado de ver los resultados.»
«Veinte años de investigación y ensayos clínicos no han producido una terapia de trasplante de islotes efectiva porque se necesitan múltiples donantes, el método actual de entrega de islotes a través de la vena porta del hígado es demasiado invasivo y el sistema inmunitario humano tiende a destruir un gran porcentaje de islotes trasplantados», informa la universidad.
Así que los investigadores de Purdue cambiaron la forma en que se empaquetaban los islotes. Los ponen en una solución que contiene colágeno, y los inyectan a través de la piel en lugar de hasta el hígado.
«Tradicionalmente, trasplantamos islotes en el hígado del animal y nunca lo hacemos bajo la piel, en gran parte porque la piel no tiene el flujo sanguíneo que tiene el hígado para transportar la insulina liberada por los islotes. Y hay muchas células inmunitarias en la piel, por lo que las probabilidades de rechazo son altas», dijo Raghu Mirmira, profesor de pediatría y medicina y director del Centro de Investigación de Diabetes de la Facultad de Medicina de la Universidad de Indiana.
De acuerdo con la Asociación Americana de Diabetes, el trasplante de islotes puede reemplazar las inyecciones de insulina y proporcionar un mayor control fisiológico de la glucosa, pero «no hay suficientes islotes de donantes disponibles para todas las personas que los necesitan, y a menudo se necesitan islotes de varios donantes para trasplantar a un receptor, lo que exacerba la escasez de donantes. Una de las principales razones de la necesidad de múltiples donantes es que más del 80% de los islotes trasplantados mueren en la primera semana después del trasplante. Los islotes sobrevivientes pueden trabajar en exceso y morir gradualmente de agotamiento.»
El investigador Qizhi Tang, PhD, de la Universidad de California, San Francisco, está estudiando los cambios inducidos en las células beta por la escasez de oxígeno y nutrientes. Los islotes derivados de células madre tienen una baja tasa de supervivencia en los primeros días después del trasplante debido a la falta de suministros adecuados de oxígeno y nutrientes. Sin embargo, la Asociación Americana de Diabetes afirma: «La evidencia sugiere que las células beta pueden ser entrenadas para sobrevivir a la escasez de oxígeno y nutrientes a la que están expuestas antes y después del trasplante.»
La Asociación Americana de Diabetes sostiene que la promesa de una fuente ilimitada de células beta de la tecnología de células madre es probable que se convierta en una realidad en los próximos años, en un artículo en su sitio. «Sin embargo, cómo usar esta nueva fuente de células, cómo viven y funcionan estas células después del trasplante y cómo controlar mejor las respuestas inmunitarias contra el tejido trasplantado, presentan barreras adicionales para el uso generalizado del trasplante de islotes. La investigación en estas áreas será esencial para la realización del potencial de los islotes derivados de células madre para la cura de la diabetes.»
El equipo de Purdue e IU eliminó la necesidad de trasplantar en el hígado mezclando islotes de ratón con la solución de colágeno. La solución se solidifica al inyectarse justo debajo de la piel, y el cuerpo reconoce el colágeno y lo suministra con flujo sanguíneo para intercambiar insulina y glucosa.
«Es mínimamente invasivo; no tiene que ir al quirófano y recibir esta infusión en la vena porta. Es tan fácil como lo es, al igual que recibir una inyección», dijo Sherry Voytik Harbin, profesora de Purdue de ingeniería biomédica y ciencias médicas básicas.
A medida que pasan a probar la formulación de ratones a perros naturalmente diabéticos, los investigadores explorarán la viabilidad de trasplantar islotes de cerdo o células madre programadas para producir insulina, con la esperanza de que cualquiera de los métodos aumente aún más la disponibilidad de donantes, informa la universidad.
La terapia de trasplante de islotes podría tener implicaciones para tratar mejor la pancreatitis severa, dijeron los investigadores.
Purdue y la Escuela de Medicina de IU colaboraron en este trabajo patentado a través del Programa de Capacitación Interdisciplinaria de Bioingeniería para la Investigación de la Diabetes del Instituto Nacional de Salud T32 Indiana. La investigación también contó con el apoyo de la Beca de Investigación de Posgrado de la Fundación Nacional de Ciencias; el Programa Piloto y de Viabilidad del Centro de Medicina de la Escuela de Medicina de la Universidad de Indiana para Diabetes y Enfermedades Metabólicas; y donaciones de la Fundación McKinley Family.
Mientras tanto, el científico estadounidense en Diabetes Zhen Gu, PhD, profesor del Departamento de Ingeniería Biomédica de la Universidad de Carolina del Norte y la Universidad Estatal de Carolina del Norte, está trabajando para desarrollar un parche de «insulina inteligente» que imita las células beta del cuerpo al detectar los niveles de glucosa en sangre y liberar insulina utilizando una nanotecnología que aprovecha la bioingeniería, la bioquímica y la ciencia de los materiales.
El parche de silicona delgado, del tamaño de un centavo, incluye más de 100 microagujas, cada una del tamaño de una pestaña. «Los microneedles están cargados de enzimas que son capaces de detectar los niveles de glucosa en sangre y desencadenar la liberación rápida de insulina en el torrente sanguíneo en respuesta a la glucosa alta», según la Asociación Americana de Diabetes. «El Dr. Gu y sus colegas han probado esta tecnología en un modelo de ratón de diabetes tipo 1 en el que fue capaz de reducir eficazmente los niveles de glucosa en sangre durante hasta nueve horas, un resultado prometedor que establece pruebas preclínicas adicionales (en animales) y, con suerte, ensayos clínicos eventuales (en humanos).»
El estudio, publicado en la revista biomédica Proceedings of the National Academy of Sciences, cuenta con el apoyo de una subvención de $1.625 millones de la iniciativa Pathway to Stop Diabetes de la Asociación Americana de Diabetes.
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