La combinación de un nuevo material de hidrogel con una proteína que estimula el crecimiento de los vasos sanguíneos podría mejorar la tasa de éxito para trasplantar células de islotes productores de insulina en personas con diabetes tipo 1. En un modelo animal, la técnica mejoró la tasa de supervivencia de los productores de insulina trasplantadoscélulas, restaurando la producción de insulina en respuesta a los niveles de glucosa en sangre y curando a estos animales diabéticos.
La tecnología también podría ayudar a los pacientes a quienes se debe extirpar el páncreas debido a una pancreatitis severa, una enfermedad inflamatoria. Utilizando la combinación de material y proteína, los investigadores evaluaron múltiples ubicaciones para implantar los grupos de células de los islotes, la primera vez que se realizó una comparación directa dese han realizado sitios de trasplante.
"Hemos diseñado un material que puede usarse para trasplantar islotes y promover la vascularización y la supervivencia de los islotes para mejorar su función", dijo Andrés García, profesor de Regentes en la Escuela de Ingeniería Mecánica Woodruff del Instituto de Tecnología de Georgia"Estamos muy entusiasmados con esto porque podría tener beneficios inmediatos para el paciente si esto tiene éxito en humanos".
La investigación, apoyada por la Fundación de Investigación de Diabetes Juvenil y los Institutos Nacionales de Salud, se informó el 2 de junio en la revista Avances científicos .
Aproximadamente 1.25 millones de estadounidenses tienen diabetes tipo 1, también conocida como diabetes juvenil, una enfermedad caracterizada por la incapacidad del cuerpo para producir insulina. Para controlar la enfermedad, los pacientes deben probar frecuentemente sus niveles de glucosa e inyectarse insulina para mantener el equilibrio adecuado. Peroalgunos pacientes sufren episodios de hipoglucemia potencialmente mortales y la enfermedad tiene otras consecuencias graves para la salud.
Utilizando células de cadáveres, los médicos han estado trasplantando experimentalmente islotes pancreáticos en humanos durante décadas, pero hasta el 60 por ciento de los islotes trasplantados mueren de inmediato porque se les corta el suministro de sangre y mueren por una respuesta inmune debido a la respuesta directainyección en el torrente sanguíneo, y los que sobreviven al trasplante generalmente mueren dentro de varios meses. En las pruebas realizadas hasta ahora, los islotes se han colocado en la vasculatura del hígado, que tiene un suministro de sangre significativo, pero podría no ser la ubicación ideal porquedel ambiente inmune hostil.
Así que García y sus colaboradores, incluida la investigadora posdoctoral de Georgia Tech y primera autora Jessica Weaver, se propusieron diseñar un nuevo enfoque para trasplantar las células. Desarrollaron un nuevo material de hidrogel polimérico degradable que se usa para administrar las células a medida que se inyectan en el cuerpoE incorporaron en el gel una proteína conocida como factor de crecimiento endotelial vascular VEGF, que estimula el crecimiento de vasos sanguíneos en las células trasplantadas.
"Los islotes trasplantados necesitan mucha oxigenación y una conexión con el sistema circulatorio del cuerpo para detectar los niveles de glucosa y transportar la insulina", señaló García, quien también es la Cátedra Rae y Frank H. Neely en Ingeniería Mecánica ".Además de proteger los islotes, nuestro material diseñado promueve la formación de nuevos vasos sanguíneos para nutrir las células ".
VEGF se ha probado antes, pero en cantidades demasiado grandes, estimula el crecimiento de vasos sanguíneos con fugas que no proporcionan oxigenación a largo plazo. Muy poco VEGF no produce vasos lo suficientemente rápidos como para mantener los islotes trasplantados, que songrupos que contienen cientos de células. Sin suficiente vasculatura en los grupos, las células en el centro no sobreviven.
Weaver utilizó ratones diabéticos para comparar ubicaciones en el cuerpo donde se podían colocar las células trasplantadas. Estudió ubicaciones en el hígado, debajo de la piel, en las regiones mesenteriales cercanas a los intestinos y en una almohadilla adiposa epididimaria en el abdomen.
"Pudimos estudiar los sitios de trasplante en paralelo y realmente mirar los pros y los contras de cada uno para comparar las tasas de supervivencia de las células en cada área", dijo Weaver. "Las células de los islotes son muy valiosas porque obtenemos muy pocasde cada donante. Los necesitamos a todos para sobrevivir para ayudar a un paciente con diabetes tipo 1 a dejar la insulina ".
En la ubicación del hígado, ahora se requieren hasta tres donantes para obtener suficientes islotes trasplantables para proporcionar control de glucosa en un solo paciente. Si los investigadores pudieran reducir la pérdida de células, algún día podrían tratar dos o incluso tres veces másGarcía señaló que los pacientes del número limitado de donantes de cadáveres disponibles
Weaver estudió los modelos animales durante 100 días, y descubrió que los grupos de islotes trasplantados con hidrogel y VEGF desarrollaron muchos vasos sanguíneos e injertados en sus nuevas ubicaciones. Como era de esperar, el material de hidrogel desapareció y fue reemplazado por tejido nuevoque creció alrededor de los islotes.
Para rastrear la viabilidad a largo plazo de las células de los islotes, ella usó células con un gen que produce una luminiscencia verde cuando es excitada por ciertas longitudes de onda de luz. Al medir la señal devuelta desde las ubicaciones del trasplante, pudo determinar cuántosde las células sobrevivieron. La introducción de un tinte en el torrente sanguíneo le permitió visualizar la vasculatura creciente alrededor de los islotes.
La almohadilla de grasa abdominal resultó para proporcionar la ubicación de trasplante más óptima. En humanos, la estructura equivalente se llama epiplón, una región rica en vasos sanguíneos que otros investigadores están evaluando como una ubicación de trasplante de islote. Si la técnica se utilizara enhumanos, las células podrían colocarse allí por vía laparoscópica en un procedimiento mínimamente invasivo. El hidrogel se inyectaría en forma líquida y se polimerizaría en el sitio del trasplante, creando un gel flexible que se adaptaría a las estructuras corporales para mejorar tanto las conexiones de los vasos sanguíneos como el tejidointegración.
Como siguiente paso, García y Weaver desearían estudiar la técnica en animales más grandes. Después de eso, se requerirían ensayos clínicos en humanos para mostrar si la combinación de material de hidrogel y proteína beneficiará a los pacientes con diabetes tipo 1. En última instancia, elLos investigadores esperan que las células madre puedan proporcionar una fuente de islotes que podrían ser trasplantados sin la necesidad de islotes de donantes cadavéricos y la supresión del sistema inmune.
Weaver, investigadora del Instituto de Investigación de Diabetes antes de unirse a Georgia Tech, dijo que estaba sorprendida de lo bien que funcionaba la nueva tecnología. Las imágenes proporcionaron una visión clara del creciente sistema vascular que rodea los grupos de islotes.
"Cuando comenzamos a tomar imágenes, estoy bastante seguro de que grité la primera vez que lo vi", dijo Weaver. "Fue tan hermoso ver la vasculatura. No esperaba ver un vaso sanguíneo tan perfectocrecimiento en los islotes "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Georgia . Original escrito por John Toon. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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