Diseñadas células artificiales liberadoras de insulina

Células beta artificiales

Una vez inyectadas, las nuevas células sintéticas son capaces de mantener unos niveles normales de glucosa en sangre durante más de cinco días

La diabetes es una enfermedad caracterizada por la incapacidad del organismo de producir insulina o de utilizar esta hormona adecuadamente, lo que provoca que la sangre porte un exceso de glucosa que, a la larga, acaba dañando múltiples órganos de todo el cuerpo. En consecuencia, los afectados –más de 422 millones de personas en todo el mundo– se ven abocados a tomar tratamientos para controlar sus niveles de glucosa. Es el caso de los millones de pacientes que deben administrarse inyecciones de insulina, por lo general a diario.

También de aquellos que recurren a las ‘bombas de insulina’, que si bien no son tan ‘dolorosas’ no están exentas de complicaciones y molestias. Sin embargo, puede que haya una alternativa mucho más inocua. Y es que investigadores de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill (EE.UU.) han desarrollado células sintéticas que, de manera similar a como hacen las células beta de los islotes pancreáticos de forma natural, liberan insulina en la sangre cuando detectan un aumento de los niveles de glucosa.

Concretamente, el estudio, publicado en la revista «Nature Chemical Biology» y llevado a cabo con modelos animales –ratones– de diabetes, demuestra que una única inyección de estas células beta artificiales es suficiente para lograr unos niveles normales de glucosa en sangre y mantenerlos durante cinco días. Un beneficio que, con objeto de evitar toda inyección dolorosa y según esperan los autores, también se conseguirá con la colocación de parches cutáneos cargados con estas células sintéticas.

Como explica Zhen Gu, director de la investigación, «nuestro objetivo inmediato es optimizar estas células artificiales y evaluarlas en animales más grandes, desarrollar un parche cutáneo que actúe como sistema de liberación y, en último término, analizar su eficacia y seguridad en personas con diabetes».

Células sintéticas

El desarrollo de pastillas de insulina supone un auténtico reto para los investigadores. Y es que esta hormona es una molécula con un tamaño demasiado grande, por lo que cuando se administra por vía oral suele ser destruida por los ácidos y enzimas digestivos antes de que alcance el torrente sanguíneo. Sin embargo, el principal problema de los actuales tratamientos con insulina no es tanto que puedan o no administrarse oralmente, sino que no son capaces de inducir un control inmediato y eficiente de los niveles de glucosa. Algo que sí consiguen las células beta naturales. Tal es así que el trasplante de estas células podría ser la solución definitiva para la diabetes. El problema es que no funciona demasiado bien, pues a pesar de los tratamientos inmunodepresores, el sistema inmune del receptor suele destruir las células trasplantadas. Todo ello sin olvidar que el procedimiento es excesivamente caro y que el número de células disponibles para trasplante es mínimo.

Nuestro proceso de fusión de vesículas para la liberación de insulina puede reproducir las funciones de las células beta pancreáticas naturales

Para tratar de solventar todos estos problemas, los autores han diseñado unas células sintéticas que imiten la función de las células productoras y liberadoras de insulina: las células beta de los islotes pancreáticos. Para ello, han creado unas células con una doble membrana lipídica –una de las características celulares más universales– y las han llenado con unas vesículas especiales cargadas de insulina. Y estas vesículas, ¿qué tienen de ‘especiales’? Pues que cuando hay una elevación de la glucosa en sangre, sufren un cambio estructural que les fuerza a unirse a la membrana externa de la célula. El resultado es que la insulina acaba en el torrente sanguíneo.

Como indica Zhaowei Chen, «esta es la primera demostración de que el uso de un proceso de fusión de vesículas para la liberación de insulina, proceso en el que se emplean unas vesículas con insulina como las que se encuentran en las células beta, puede reproducir las funciones de estas células beta a la hora de detectar los cambios en los niveles de glucosa y responder con una ‘secreción’ de insulina».

Aún habrá que esperar

Pero, estas células artificiales, ¿realmente funcionan? Pues para evaluarlo, los autores realizaron experimentos con placas de laboratorio con un exceso de glucosas y con modelos animales –ratones– manipulados para que carecieran de células beta pancreática. Y como destaca Zhen Gu, «los ratones pasaron de la hiperglucemia a la normoglucemia en solo una hora, tras lo cual mantuvieron estos niveles normales de glucosa en sangre durante más de cinco días».

En definitiva, las nuevas células funcionan. Y de cara a su posible uso futuro en humanos, los autores están diseñando un parche que, aplicado sobre la piel, sea capaz de liberar la insulina cargada en las células tras detectar cualquier elevación de la glucosa sanguínea.

Como concluye John Buse, «todavía hay mucho trabajo que hacer para optimizar esta estrategia con células artificiales antes de que pueda ser evaluada en estudios con humanos. Sin embargo, nuestros resultados de nuestro estudio, en el que describe el primer paso para solucionar los problemas de la diabetes empleando técnicas de ingeniería en lugar de bombas mecánicas o trasplantes, son ciertamente destacables».