Un método de microencapsulación, desarrollado por investigadores de OIST, puede ayudar a superar los principales desafíos en el trasplante de islotes pancreáticos.
La diabetes es una de las principales causas de muerte. Los pacientes con diabetes tipo 1 tienen sus células secretoras de insulina destruidas por el sistema inmunitario y requieren inyecciones diarias de insulina. El trasplante de islotes pancreáticos es un tratamiento eficaz que puede reducir drásticamente las dosis diarias o incluso eliminar la dependenciaen insulina externa. Las células productoras de insulina se inyectan en un hígado receptor. Después de un período de adaptación, comienzan a producir suficiente hormona necesaria para los pacientes diabéticos.
Sin embargo, si bien el procedimiento de trasplante en sí mismo ha mejorado mucho en los últimos años, la recolección, preservación y transporte de estas células aún es muy difícil. Investigación publicada en Advanced Healthcare Materials por los científicos del Instituto de Tecnología y Ciencias de la Universidad de OkinawaOIST en colaboración con la Universidad de Washington y la Universidad Tecnológica de Wuhan ofrece una solución para algunos de estos problemas.
La producción y secreción de insulina ocurre en el páncreas, una glándula endocrina en el sistema digestivo. Las células que secretan insulina están agrupadas en islotes pancreáticos. A pesar de su papel crucial en el bienestar de los organismos, estos islotes comprenden solo un pequeño porcentaje del tejido pancreático.El trasplante de islotes no requiere una intervención quirúrgica importante y, a menudo, se realiza bajo anestesia local. También es más barato y podría ser más seguro que el trasplante de todo el páncreas. Desafortunadamente, hasta ahora, solo los islotes humanos pueden ser trasplantados y su suministro no es más que un goteo.
La criopreservación, o congelación profunda, es el método comúnmente utilizado para la conservación y el transporte de los islotes. Pero no es completamente seguro. Uno podría pensar que el almacenamiento a temperaturas inferiores a -190 ° C es la fase más peligrosa. Sin embargo, las células sonmuy bueno para soportarlo. Es el proceso de congelación -15 a -60 ° C lo que plantea los mayores desafíos. A medida que las células se enfrían, el agua dentro y alrededor de ellas se congela. Los cristales de hielo tienen bordes afilados que pueden perforar las membranas ycomprometer la viabilidad celular. Esto también se vuelve problemático durante la descongelación.
Un grupo multidisciplinario de investigadores dirigido por la Prof. Amy Shen, jefa de la Unidad de Micro / Bio / Nanofluídica de OIST, desarrolló un nuevo método de criopreservación que no solo ayuda a proteger los islotes pancreáticos del daño por hielo, sino que también facilita las evaluaciones en tiempo realde viabilidad celular. Además, este método puede reducir el rechazo de trasplantes y, a su vez, disminuir el uso de medicamentos inmunosupresores, que pueden ser perjudiciales para la salud del paciente.
La nueva técnica emplea un dispositivo microfluídico de gotitas para encapsular islotes pancreáticos en hidrogel hecho de alginato, un polímero natural extraído de algas marinas. Estas cápsulas tienen una microestructura única: una red porosa y una cantidad considerable de agua no congelable. Hay tres tiposde agua en el hidrogel: agua libre, agua ligada congelable y agua ligada no congelable. El agua libre es agua normal: se congela a 0 ° C, produciendo cristales de hielo. El agua ligada congelable también cristaliza, pero el punto de congelación es más bajo.El agua ligada no congelable no forma hielo debido a la fuerte asociación entre las moléculas de agua y las redes de hidrogel. Las cápsulas de hidrogel con grandes cantidades de agua ligada no congelable protegen a las células del daño del hielo y reducen la necesidad de crioprotectores - sustancias especialesque minimizan o evitan el daño por congelación y pueden ser tóxicos en altas concentraciones.
Otra innovación, propuesta por el grupo, es el uso de un tinte fluorescente sensible al oxígeno en las cápsulas de hidrogel. La estructura porosa de las cápsulas no impide el flujo de oxígeno a las células. Y este tinte funciona como un producto en tiempo real.sensor de oxígeno del islote. La fluorescencia indica si las células consumen oxígeno y, por lo tanto, si están vivas y sanas. Es un método simple, eficiente en el tiempo y económico para evaluar la viabilidad, tanto de islotes individuales como de poblaciones de los mismos.
La encapsulación de islotes reduce el riesgo de rechazo de las células trasplantadas por el receptor. La cápsula de hidrogel permite que pequeñas moléculas, por ejemplo, nutrientes y secreciones de islotes, pasen fácilmente a través de la membrana, pero evita el contacto directo entre los islotes implantados y las células huésped. La encapsulación también puedeprevenir un ataque a los trasplantes por la respuesta autoinmune que destruyó los propios islotes del paciente en primer lugar.
El método de microencapsulación puede ayudar a superar algunos desafíos importantes en el trasplante de islotes pancreáticos, incluida la escasez de islotes disponibles y la falta de métodos de control simples y confiables, especialmente para la evaluación individual de islotes. Ofrece esperanza a los pacientes que padecen diabetes tipo 1volver a una vida "normal", libre de inyecciones de insulina.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Graduados del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa - OIST . Original escrito por Olga Garnova. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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