Ratones diabéticos mejoran con fibra de hidrogel cargada de células recuperable de un milímetro de espesor
Investigadores de la Universidad de Tokio descubren que el diámetro de los trasplantes de hidrogel cargados de células en forma de fibra determina su éxito en el tratamiento de la diabetes mellitus tipo 1 Crédito: Instituto de Industrial Science, Universidad de Tokio
La diabetes mellitus tipo 1 (T1DM) es el resultado de una destrucción autoinmune irreversible de las células pancreáticas productoras de insulina que requieren una sustitución de insulina de por vida. En un nuevo estudio, investigadores del Instituto de Ciencias Industriales de la Universidad de Tokio descubrieron que el diámetro de los hidrogeles cargados de células determina su longevidad después del trasplante, allanando el camino para una terapia celular eficaz para la DM1.
Las estrategias de tratamiento actuales para la DM1 se centran en la administración de insulina exógena programada, lo que representa una carga importante para el paciente y para el sistema de atención médica. La terapia celular tiene como objetivo reemplazar las células pancreáticas perdidas de forma permanente, eliminando la necesidad de sustitución de insulina. Aunque la terapia de reemplazo celular se ha considerado como una opción atractiva para la DM1, su éxito clínico se ha visto limitado por reacciones a cuerpos extraños mediadas por el sistema inmunitario.
«La terapia celular sufre un destino similar al del trasplante de órganos, que es el rechazo del trasplante», dice el autor correspondiente del estudio, Shoji Takeuchi. «Una forma de mitigar este problema es encapsular las células pancreáticas en hidrogeles, aunque esto no evita que el trasplante sufra reacciones a cuerpos extraños. Queríamos investigar cómo podemos optimizar los hidrogeles para proporcionar inmunoprotección a largo plazo para las células trasplantadas».
Los investigadores plantearon la hipótesis de que el diámetro de las fibras de hidrogel determina críticamente si el trasplante de células mitiga las reacciones a cuerpos extraños. Al implantar hidrogeles de alginato de bario (Ba-Alg) con diámetros de fibra variables en ratones normales, demostraron que el umbral, por encima del cual las reacciones inmunitarias eran significativamente más bajas, parece ser de 1,0 mm. Para investigar si la superioridad biológica tiene un costo biofísico, los investigadores compararon fibras de hidrogel Ba-Alg de 1,0 mm y 0,35 mm de espesor. La fibra de 1,0 mm de espesor no solo era más fácil de manejar que la construcción de 0,35 mm de espesor según las mediciones biomecánicas, sino que también permitía que pequeñas moléculas como glucosa, insulina y oxígeno pasaran a través de la membrana de hidrogel, todo lo cual es necesario si las células encapsuladas dentro del hidrogel deben funcionar correctamente.
¿Pero cumplió su promesa de facilitar la terapia celular para la DM1? Para abordar esto, los investigadores cargaron células de islotes pancreáticos de rata en fibras de hidrogel de 1,0 mm y 0,35 mm de espesor y probaron qué tan bien funcionaron las fibras en la secreción de insulina tras la estimulación con glucosa. Aunque las células en hidrogeles de 0,35 mm de espesor funcionaron mejor, las células en fibras de 1,0 mm de diámetro funcionaron lo suficientemente bien como para probarlas en ratones diabéticos en el siguiente paso. Aquí, los investigadores trasplantaron los dos tipos de hidrogeles en las cavidades intraperitoneales de ratones diabéticos y midieron los niveles diarios de glucosa en sangre sin ayunar. Sorprendentemente, las fibras de 1,0 mm de espesor normalizaron los niveles de glucosa en sangre de los ratones diabéticos durante un período cuatro veces mayor que las fibras de 0,35 mm de espesor, lo que sugiere una mayor longevidad de las células pancreáticas encapsuladas en fibras de hidrogel más gruesas. Además, el análisis microscópico no mostró evidencia de reacciones de cuerpo extraño de fibras de 1,0 mm de espesor, mientras que las fibras de 0,35 mm de espesor parecían haberse deteriorado con el tiempo.
«Estos son resultados sorprendentes que muestran cómo la encapsulación de hidrogel en fibras de 1,0 mm de espesor proporciona inmunoprotección a largo plazo para los islotes pancreáticos mientras mantiene su función para controlar las concentraciones de glucosa en sangre en ratones diabéticos», dice Takeuchi. «Nuestros hallazgos brindan nuevos conocimientos sobre el tratamiento basado en la terapia celular de la diabetes mellitus tipo 1».
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Las células humanas también pueden cambiar de trabajo Más información: Takaichi Watanabe et al, Fibras cargadas de xenoislotes de grosor milimétrico como trasplantes recuperables mitigan las reacciones de cuerpo extraño para el control glucémico a largo plazo en ratones diabéticos, Biomateriales (2020). DOI: 10.1016/j.biomaterials.2020.120162 Información de la revista: Biomaterials
Proporcionado por la Universidad de Tokio Cita: Los ratones diabéticos mejoran con hidrogel cargado de células de un milímetro de espesor recuperable fibra (2020, 15 de junio) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-06-diabetic-mice-millimeter-thick-cell-laden-hydrogel.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.