Científicos crean parche indolora de las células beta productoras de insulina para controlar la diabetes

Científicos crean parche indolora de las células beta productoras de insulina para controlar diabetes_2

IMAGEN: Esta es una imagen de microscopía electrónica de barrido (SEM) del parche de microagujas-array desarrollado en el laboratorio de Zhen Gu, Ph.D. ver más

Crédito: Zhen Gu, Carolina del Norte Estado / UNC

Chapel Hill, Carolina del Norte – Durante décadas, los investigadores han tratado de duplicar la función de las células beta, las pequeñas entidades productoras de insulina que no funcionan correctamente en pacientes con diabetes. Las inyecciones de insulina proporcionan sustitutos dolorosas y, a menudo imperfectos. Los trasplantes de células beta normales conllevan el riesgo de rechazo o efectos secundarios de las terapias inmunosupresoras.

Ahora, investigadores de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill y Universidad Estatal de Carolina del Norte han ideado otra opción: un parche sintético lleno de células beta naturales que pueden secretar dosis de insulina para controlar los niveles de azúcar en la sangre en la demanda, sin riesgo de inducir hipoglucemia.

La prueba de concepto se basa en una tecnología innovadora, la "parche de insulina inteligente," informó el año pasado en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias. Tanto los parches son cuadrados poliméricas delgadas sobre el tamaño de una moneda y cubierto de pequeñas agujas, como una cama de clavos miniatura. Pero mientras que el primer enfoque lleno de estas agujas con burbujas hechas por el hombre de la insulina, este nuevo "parche celular inteligente" integra las agujas con las células beta en directo.

Las pruebas de esta revisión de dolor en pequeños modelos animales de diabetes tipo 1 han demostrado que podría responder con rapidez a elevar los niveles de azúcar en la sangre y disminuir significativamente durante 10 horas a la vez. Los resultados fueron publicados en Advanced Materials.

"Este estudio proporciona una posible solución para el problema del rechazo resistente, que ha asolado durante tanto tiempo los estudios sobre los trasplantes de células pancreáticas para la diabetes," dijo el autor principal Zhen Gu, PhD, profesor asistente en el departamento conjunto del Estado UNC / NC de la ingeniería biomédica. "Además de que demuestra que podemos construir un puente entre las señales fisiológicas en el cuerpo y estas células terapéuticas fuera del cuerpo para mantener los niveles de glucosa bajo control."

Las células beta normalmente residen en el páncreas, donde actúan como fábricas productoras de insulina natural del cuerpo. En las personas sanas, que producen, almacenan y liberan la hormona insulina para ayudar a procesar el azúcar que se acumula en el torrente sanguíneo después de una comida. Pero en las personas con diabetes, estas células son dañados o incapaz de producir suficiente insulina para mantener los niveles de azúcar en la sangre bajo control.

La diabetes afecta a más de 387 millones de personas en todo el mundo, y se espera que ese número crezca a 500 millones en el año 2030. Los pacientes con tipo 1 y la diabetes tipo 2 avanzada deben controlar regularmente sus niveles de azúcar en la sangre e inyectar a sí mismos con cantidades variables de insulina , un proceso que es doloroso e imprecisa. La inyección de una cantidad equivocada de medicamento puede dar lugar a complicaciones importantes como la ceguera y amputaciones de las extremidades, o incluso consecuencias más desastrosas, tales como coma diabético y la muerte.

Desde la década de 1970, los investigadores han investigado el trasplante de células productoras de insulina como tratamiento alternativo para la diabetes. El primer trasplante con éxito de células beta humanas se llevó a cabo en 1990, y desde entonces cientos de pacientes diabéticos han sometido al procedimiento. Sin embargo, sólo una fracción de los pacientes tratados alcanzó los niveles normales de azúcar en la sangre. La mayoría de los trasplantes se rechazan, y muchos de los medicamentos utilizados para suprimir el sistema inmune terminan interferir con la actividad de las células beta y la insulina. Más recientemente, los investigadores han estado experimentando con formas de encapsular las células beta en células poliméricos biocompatibles que podrían ser implantados en el cuerpo.

Gu, que también tiene citas en la Escuela de Medicina de UNC, la Escuela Eshelman UNC de Farmacia, y el Centro de Atención UNC diabetes, decidieron crear un dispositivo que pondría a las propiedades de amortiguación de azúcar en la sangre de las células beta fuera del alcance del paciente sistema inmune. El autor principal, Yanqi Ye, un estudiante graduado en el laboratorio de Gu, construyó el "parches celulares inteligentes" el uso de materiales naturales que se encuentran comúnmente en los productos cosméticos y de diagnóstico. Se metió los cientos de microagujas, cada uno del tamaño de una pestaña, con medios de cultivo y miles de células beta que fueron encapsulados en microcápsulas hechas de alginato biocompatible. Cuando se aplica a la piel, las microagujas del parche sobresalían en los capilares y los vasos sanguíneos, formando una conexión entre el medio interno y las células externas del parche.

Vosotros también creó "amplificadores de señales de glucosa," los cuales son nanovesículas sintéticos llenos de tres productos químicos para asegurar que las células beta podría "oír" la llamada desde el aumento del nivel de azúcar en la sangre y responder en consecuencia.

todos serán necesarias otras modificaciones, ensayos preclínicos y ensayos clínicos en humanos con el tiempo antes de que el parche puede convertirse en una opción viable para los pacientes. Pero por ahora, los investigadores creen que sus resultados proporcionan una prueba de principio de un enfoque alternativo que podría ser más seguro y menos engorroso que los tratamientos actuales.

"Controlar la diabetes es difícil para los pacientes, ya que tienen que pensar en ello 24 horas al día, siete días a la semana, durante el resto de sus vidas," dijo el co-autor John Buse, MD, PhD, profesor de medicina en la Facultad de Medicina de UNC y director del Centro de Diabetes Care UNC y el CN ​​traslacional y clínica del Instituto de Ciencias. "Estos enfoques de insulina inteligentes son muy interesantes porque mantienen la promesa de dar a los pacientes un tiempo de descanso con respecto a su autocuidado de la diabetes. No sería una cura, pero unas vacaciones que necesita desesperadamente."

La investigación fue financiada por subvenciones de Carolina del Norte, TraCS casa del Premio NIH Clinical and Translational Science en la UNC, la Asociación Americana de la Diabetes, y la Fundación Nacional de Ciencia a través del Centro de Ingeniería ASSIST en NC State.

Los co-autores de la UNC eran Jicheng Yu, Wang Chao, Nhu-Y Nguyen, y Glenn M. Walker.

fuente www.eurekalert.org

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