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SALUD. Construyendo un mejor páncreas bioartificial

 

Un dispositivo de encapsulación mejorado por convección como se muestra en la imagen mejora el transporte de nutrientes que conduce a una mejor supervivencia y una mejor secreción de insulina sensible a la glucosa de las células beta trasplantadas. Fuente: Randal McKenzie

Más de 40 millones de personas en todo el mundo se ven afectadas por la diabetes mellitus tipo 1 (T1D), una enfermedad autoinmune en la que el sistema inmunológico destruye las células β productoras de insulina en el páncreas. 

En la actualidad, existen varios métodos de tratamiento nuevos y emergentes para la diabetes tipo 1, incluidos los dispositivos de macroencapsulación (MED), compartimentos diseñados para albergar y proteger las células secretoras de insulina. Como una armadura alrededor de un caballero, los MED protegen a las células dentro de él del ataque (del sistema inmunológico del huésped) mientras permiten que los nutrientes entren y salgan para que las células puedan continuar sobreviviendo. 

Pero los MED tienen varias limitaciones y la ampliación de dichos dispositivos para su uso en humanos ha sido un desafío. Un equipo de investigadores de Brigham and Women' s Hospital, en colaboración con colegas de la Universidad de Harvard y la Facultad de Medicina de la Universidad de Massachusetts, ha diseñado un MED mejorado por convección (ceMED), que puede bañar continuamente a las células en los nutrientes que necesitan y mejorar la capacidad de carga celular, al tiempo que aumenta la supervivencia celular, la sensibilidad a la glucosa y secreción oportuna de insulina. 

En modelos preclínicos, el ceMED respondió rápidamente a los niveles de azúcar en sangre dentro de los dos días posteriores a su implantación. Los resultados se publican en Actas de la National Academy of Sciences .

Los MED actuales dependen de la difusión: los nutrientes se difunden a través de la membrana externa del dispositivo y solo algunas células pueden recibir nutrientes y oxígeno y, a su vez, secretar insulina. El ceMED fue diseñado para proporcionar nutrientes convectivos a través de un flujo continuo de líquido a las células encapsuladas, permitiendo que múltiples capas de células crezcan y sobrevivan. 

El prototipo del equipo presenta dos cámaras: una cámara de equilibrio (EqC) que recolecta nutrientes del entorno y una cámara celular (CC) que alberga las células protegidas. El EqC está encerrado en politetrafluoroetileno, una membrana semipermeable con poros que permiten la entrada de fluidos. Una membrana interna adicional que rodea al CC permite selectivamente el transporte de nutrientes y protege contra las respuestas inmunitarias. Los líquidos perfundidos fluyen a través de una fibra hueca porosa que llega al CC con una concentración de nutrientes similar a la del tejido que rodea el implante. La fibra hueca permite que la insulina y la glucosa pasen libremente, pero no permite que entren moléculas inmunes clave que puedan atacar las células encapsuladas.

El dispositivo ofrece muchas ventajas sobre las bombas de insulina convencionales y permite que las células secreten insulina a demanda y dejen de secretar insulina rápidamente a medida que disminuyen los niveles de glucosa en sangre. En modelos de roedores de diabetes tipo 1, el ceMED mejoró la supervivencia y las secreciones de insulina de las células y comenzó a disminuir el nivel de glucosa en sangre tan pronto como dos días después del trasplante.

El dispositivo ceMED tiene el potencial de ser un sistema autónomo que no requeriría el llenado y reemplazo constante de los cartuchos de insulina.

Debido a su capacidad de respuesta, este dispositivo y un enfoque novedoso de flujo mejorado podrían ser particularmente útiles para los diabéticos 'frágiles', personas cuya diabetes produce cambios impredecibles en los niveles de azúcar en sangre.

En general, los resultados destacan las ventajas significativas de ceMED sobre los dispositivos basados ​​en difusión existentes, incluida  mejorada, la encapsulación fibrosa reducida que puede comprometer la funcionalidad con el tiempo y velocidades de activación y desactivación más rápidas para la secreción de insulina. Este nuevo enfoque tiene el potencial de mejorar el éxito de las terapias de reemplazo de células β para ayudar a muchos pacientes con diabetes Tipo 1 y sus familias a manejar esta desafiante enfermedad.

Más información: A therapeutic convection–enhanced macroencapsulation device for enhancing β cell viability and insulin secretion, Proceedings of the National Academy of Sciences (2021). DOI: 10.1073/pnas.2101258118

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