Dos compuestos productores de oxígeno, incluido uno que aumenta el rendimiento en algunos detergentes para ropa, podrían algún día desempeñar un papel clave para ayudar a los científicos a construir con éxito un páncreas bioartificial en el laboratorio para curar la diabetes tipo 1.
Reportando en Ciencia de Biomateriales , Los investigadores del Instituto Wake Forest de Medicina Regenerativa encontraron que el oxígeno adicional proporcionado por estos compuestos mejoraba la función y la viabilidad de las células productoras de insulina durante etapas importantes del proceso de formación del páncreas. Las células son conocidas por ser ávidas consumidoras de oxígeno.
"Estos estudios proporcionan una prueba de concepto para el uso de materiales generadores de oxígeno para resolver uno de los principales obstáculos para diseñar un páncreas bioartificial:asegurarse de que las células tengan suficiente oxígeno para funcionar hasta que la estructura se integre con el cuerpo". "dijo Emmanuel C. Opara, Doctor., profesor de medicina regenerativa y científico principal del proyecto.
Los investigadores han estado trabajando durante años para desarrollar un páncreas bioartificial en el laboratorio para ayudar a millones de personas con diabetes tipo 1. Aproximadamente tres millones de estadounidenses tienen la enfermedad, un trastorno autoinmune que destruye las células beta productoras de insulina dentro del páncreas. Si bien las inyecciones de insulina pueden ayudar a controlar el azúcar en sangre, la terapia no puede prevenir las complicaciones de la enfermedad, incluyendo daño renal, dolor en los nervios y daño en los vasos sanguíneos de los ojos que puede provocar ceguera.
Si bien el trasplante de un páncreas completo o de sus células productoras de insulina puede potencialmente curar la diabetes tipo 1, estas opciones rara vez se ofrecen debido a la falta de donantes de páncreas adecuados y los efectos tóxicos de los medicamentos contra el rechazo que se requieren después de un trasplante.
Como sustituto de estas opciones, Los científicos están trabajando para construir un páncreas bioartificial encapsulando células productoras de insulina dentro de pequeñas perlas biocompatibles. Las perlas están recubiertas con una sustancia que permite el paso de la insulina. pero evita que el cuerpo reconozca las células como "extrañas" y las rechace. Con este enfoque, no habría necesidad de medicamentos contra el rechazo.
Un desafío importante con esta estrategia es cómo suplir las necesidades de oxígeno de las células hasta que el páncreas bioartificial forme sus propios vasos sanguíneos. Las células productoras de insulina tienen altos requisitos de oxígeno:utilizan del 10 al 12 por ciento del flujo sanguíneo al páncreas, mientras que representan solo del 1 al 2 por ciento de su peso.
"Se necesita un suministro continuo de oxígeno desde el momento en que las células se aíslan por primera vez del páncreas de un donante hasta que el órgano bioartificial se implanta y desarrolla sus propios vasos sanguíneos, típicamente de cinco a 10 días después del trasplante, "dijo Opara.
El estudio actual se centró en el percarbonato de sodio (SPO), utilizado en detergentes para ropa y limpiadores domésticos, y peróxido de calcio (CPO), utilizado como antiséptico y de muchas otras formas. El objetivo era determinar si los compuestos podían suministrar oxígeno a las células productoras de insulina, comenzando con el aislamiento celular y continuando siete días después de la microencapsulación.
Utilizando células productoras de insulina aisladas de ratas y cerdos, los investigadores realizaron tres estudios:agregar SPO durante el aislamiento celular; evaluar el uso de partículas de SPO durante el proceso de crecimiento celular; y evaluar si la adición de partículas de CPO durante la encapsulación mejoraría la calidad de las células durante una semana en un entorno con poco oxígeno similar al que encontrarían las células en el cuerpo humano.
En todos los estudios, los investigadores pudieron aumentar la cantidad de células vivas en aproximadamente un 50 por ciento y su capacidad para producir insulina en ocho veces con la adición de oxígeno. Aprendieron que algunas variables, incluida la temperatura, podría usarse para controlar los niveles de oxígeno. Próximo, trabajarán para controlar con mayor precisión los niveles de oxígeno, para extender el período de tiempo en que se libera oxígeno y para asegurar que los tejidos no se dañen por el exceso de oxígeno.
"Hemos demostrado que los materiales generadores de oxígeno son potencialmente una estrategia viable para complementar el oxígeno a las células utilizadas para el trasplante en pacientes con diabetes". "dijo Opara.
