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Nano Engineering for Cross Tolerance: new approach for bioengineered, vascularised, chimeric islet transplantation in non-immunosuppressed hosts

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Nuevos biomateriales para diseñar islotes pancreáticos a partir de células individuales

El proyecto NEXT ha conseguido diseñar un nuevo método de trasplante de islotes pancreáticos empleando nanomateriales biomiméticos que ofrece esperanza a pacientes con diabetes tipo 1 de todo el mundo.

Salud

La perspectiva de verse abocado de por vida al consumo de fármacos o la infusión de insulina resulta cuanto menos descorazonadora. Además, la situación se complica para los diabéticos que no responden a la administración de insulina o no experimentan síntomas de hipoglucemia, ya que ven sus opciones reducidas al trasplante de órganos o de islotes pancreáticos de personas fallecidas. En ambos casos, se encuentran con la escasez de donantes y con una esperanza de vida reducida. Esto no significa que no haya esperanza para dichos pacientes. El trasplante de islotes pancreáticos está ampliamente considerado como la alternativa más adecuada al trasplante del órgano completo y, si su eficacia aumentase, algún día podría ser el procedimiento preferente para muchos pacientes en todo el mundo. Tal y como explicó el profesor Matteo Santin, director del Centro de Medicina y Dispositivos Regenerativos (CRMD) de la Universidad de Brighton (Inglaterra), el método actual de trasplante de islotes pancreáticos presenta limitaciones considerables: la falta de donantes, un proceso de selección poco fiable, la dificultad que implica el transporte y una respuesta inmunitaria fuerte del receptor a los islotes del donante. El profesor Santin comenzó su labor de investigación en NEXT —un nuevo método para trasplantar islotes artificiales de diseño biológico empleando nanotecnología— en octubre de 2013 con el propósito de superar estas barreras. «El proyecto NEXT es el resultado de la labor de carácter interdisciplinar efectuada por facultativos, científicos especializados en el campo de los materiales y la biotecnología que se sirve de los últimos hallazgos en el dominio de los nanomateriales biomiméticos», explica. Los biomateriales desarrollados por el proyecto en el CRMD representan uno de sus principales avances, dado que propician la formación de «pseudoislotes» mediante la unión de células beta pancreáticas y células endoteliales vasculares. En métodos anteriores, los biomateriales se utilizaban únicamente para encapsular islotes pancreáticos aislados. Esto daba lugar a una protección limitada para los islotes frente a la respuesta del receptor y un escaso nivel de integración con los tejidos adyacentes. El método de NEXT resuelve ambos problemas a la vez. «A diferencia de otros métodos que generan agregados desordenados de células, nuestro biomaterial propicia que el biochip responda a la hiperglucemia incrementando la producción de insulina. También brinda un punto de anclaje para unir el biochip con proteínas inmunosupresoras», explica el profesor Santin. Gracias a esta unión, resulta posible inhibir rutas bioquímicas específicas de la respuesta inmunitaria del receptor que, en los tratamientos actuales, pueden acabar con los islotes pancreáticos, lo que eliminaría la necesidad de utilizar fármacos inmunosupresores que causan efectos adversos en los pacientes. En un principio, el equipo del proyecto se proponía ofrecer un péptido inmunosupresor integrado directamente en el biomaterial. Como los resultados no fueron satisfactorios, en su lugar se creó una proteína recombinante, aunque su tamaño —relativamente— grande la hace inadecuada para ser integrada en el biochip. El profesor Santin señala que aún resulta necesario ampliar la escala de producción de la proteína hasta cantidades viables a nivel industrial y mejorar el procedimiento gracias a modelos in vivo específicos. «Para lograr la optimización, se tendrá que determinar el tamaño y el número de biochips óptimo para contrarrestar la diabetes en los modelos animales escogidos y deberá extenderse a protocolos xenogénicos, demostrando que la tecnología puede funcionar tras trasplantar biochips protegidos frente a ataques inmunológicos elaborados a partir de otras especies animales. Los socios no pudieron llevar a cabo este trabajo por falta de tiempo», asevera. Entretanto, los socios pudieron desarrollar tecnologías y equipos novedosos que hicieron posible el trasplante exitoso de los biochips de ingeniería tisular: un modelo in vitro de fibrosis elaborado por AvantiCells Science para evaluar la propensión de los islotes pancreáticos a ser encapsulados en una cápsula fibrosa que es perjudicial; un biorreactor desarrollado por Cellon que funciona mediante batería y puede instalarse fácilmente en ambulancias; un conjunto exhaustivo de proteínas recombinantes inmunosupresoras; así como un novedoso conjunto de herramientas de ensamblaje modular de ADN denominado Doulix y comercializado por Explora. Si todo transcurre según lo previsto, la tecnología de NEXT también podría incorporarse al procedimiento clínico de trasplante de islotes pancreáticos que se emplea en la actualidad con el fin de utilizar tejidos animales y no limitarse a los de personas fallecidas. Esta tecnología permitirá establecer un banco de células destinado a la producción de biochips protegidos frente a ataques inmunológicos, solventando así los problemas relacionados con la escasez de donantes y las reacciones inmunitarias tras realizarse el trasplante.

Palabras clave

NEXT, nanomateriales, diabetes, páncreas, islotes pancreáticos, insulina, trasplante, biomateriales, biochip, proteína, in vivo, reacción inmunitaria

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