El revolucionario dispositivo del MIT que quiere controlar la diabetes sin pinchazos

Un método prometedor para tratar la diabetes de tipo 1 consiste en implantar células en los islotes pancreáticos que puedan producir insulina cuando sea necesario, lo que puede liberar a los pacientes de tener que administrarse frecuentes inyecciones de esta. Sin embargo, uno de los principales obstáculos es que, una vez colocadas en el cuerpo, las células se quedan sin oxígeno y dejan de producir insulina. Para superar este obstáculo, ingenieros del MIT han diseñado un nuevo dispositivo implantable que no solo lleva cientos de miles de células de islotes productoras de insulina, sino que también tiene su propia fábrica de oxígeno a bordo, que lo genera mediante la división del vapor de agua que se encuentra en el cuerpo.

La investigación publicada este lunes en Proceedings of the National Academy of Sciences ha demostrado en ratones que el dispositivo, del tamaño de una moneda de 50 céntimos, podía mantener estables sus niveles de glucosa en sangre durante al menos un mes. Los expertos del MIT esperan ahora crear una versión más grande del artilugio, que podría probarse en personas con diabetes de tipo 1.

"Se trata de un dispositivo médico vivo fabricado con células humanas que segregan insulina y un sistema electrónico de soporte vital. Estamos entusiasmados con los progresos realizados hasta ahora y somos muy optimistas respecto a la posibilidad de que esta tecnología acabe ayudando a los pacientes", explica Daniel Anderson, profesor del Departamento de Ingeniería Química del MIT, miembro del Instituto Koch de Investigación Integral del Cáncer y del Instituto de Ingeniería y Ciencias Médicas (IMES) del MIT y autor principal del estudio.

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Aunque los científicos del MIT hayan centrado su investigación en el tratamiento de la diabetes, afirman que este tipo de tecnología también podría adaptarse para tratar otras enfermedades que requieran la administración repetida de proteínas terapéuticas. "Creemos que este dispositivo tiene potencial como terapia para diversas patologías. Diseñando las células para que segreguen distintas proteínas, podríamos tratar diferentes enfermedades", señala Anderson a El Confidencial. Entre estas afecciones, "es posible que un dispositivo así sea útil para los diabéticos de tipo 2 que necesitan insulina a diario", apostilla.

Una alternativa más saludable

La mayoría de los pacientes con diabetes de tipo 1 tienen que controlar cuidadosamente sus niveles de glucosa en sangre e inyectarse insulina al menos una vez al día. Sin embargo, este proceso no reproduce la capacidad natural del organismo para controlar los niveles de glucosa en sangre.

"La gran mayoría de los diabéticos insulinodependientes se inyectan insulina y hacen todo lo que pueden, pero no tienen niveles saludables de azúcar en sangre", desgrana el profesor del MIT. "Si nos fijamos en sus niveles de azúcar en sangre, incluso en el caso de personas muy dedicadas a ser cuidadosas, simplemente no pueden igualar lo que puede hacer un páncreas vivo", añade.

Una alternativa mejor sería trasplantar células que produzcan insulina cada vez que detecten subidas en los niveles de glucemia del paciente. A algunos pacientes diabéticos se les han trasplantado células de islotes de cadáveres humanos, con lo que se consigue controlar la diabetes a largo plazo; sin embargo, estos pacientes tienen que tomar fármacos inmunosupresores para evitar que su organismo rechace las células implantadas.

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Más recientemente, los científicos han demostrado un éxito similar con células de islotes derivadas de células madre, pero los pacientes que reciben esas células también necesitan tomar fármacos inmunosupresores.

Otra posibilidad, que podría evitar la necesidad de fármacos inmunosupresores, es encapsular las células trasplantadas dentro de un dispositivo flexible que las proteja del sistema inmunitario. Sin embargo, encontrar un suministro fiable de oxígeno para estas células encapsuladas ha resultado todo un reto.

Algunos artilugios experimentales, incluido uno que se ha probado en ensayos clínicos, incorporan una cámara de oxígeno que puede suministrar a las células, pero esta cámara debe recargarse periódicamente. Otros expertos han desarrollado implantes que incluyen reactivos químicos capaces de generar oxígeno, pero estos también se agotan con el tiempo.

El equipo del MIT adoptó un enfoque diferente que podría generar oxígeno indefinidamente, mediante la división del agua. Para ello se utiliza una membrana de intercambio de protones –una tecnología utilizada originalmente para generar hidrógeno en pilas de combustible– situada en el interior del mecanismo. Esta membrana puede dividir el vapor de agua (abundante en el organismo) en hidrógeno, que se difunde sin causar daños, y oxígeno, que va a una cámara de almacenamiento que alimenta las células de los islotes a través de una fina membrana permeable al oxígeno.

Una ventaja significativa de este método es que no requiere cables ni pilas. Para dividir el vapor de agua se necesita un pequeño voltaje (unos 2 voltios), que se genera mediante un fenómeno conocido como acoplamiento inductivo resonante. Una bobina magnética sintonizada situada fuera del cuerpo transmite energía a una pequeña antena flexible dentro del dispositivo, lo que permite la transferencia inalámbrica de energía. Requiere una bobina externa, que los investigadores prevén que podría llevarse como un parche en la piel del paciente.

Cuándo llegará a humanos

Los investigadores planean ahora adaptar el dispositivo para probarlo en animales más grandes y, finalmente, en personas. Para uso humano, esperan desarrollar un implante del tamaño de un chicle. También tienen previsto comprobar si el aparato puede permanecer en el cuerpo durante más tiempo.

"Estamos ansiosos por ver cómo se traduce esta tecnología, pero lleva su tiempo. Esperamos ver esta tecnología en humanos en un plazo máximo de cuatro años", explica Anderson.

Llegado el momento en que pueda implantarse en persona, el investigador explica que se colocaría debajo de la piel, lo que "permitiría implantarlo fácilmente y retirarlo si fuera necesario". "Dicho esto, creemos que es posible colocar estos dispositivos en otros lugares del cuerpo", añade.

Y respecto a la necesidad de reemplazar el artilugio cada cierto tiempo, el experto responde: "Nuestro objetivo es crear un dispositivo que pueda proporcionar una terapia a largo plazo. Somos optimistas y creemos que, una vez optimizado, este dispositivo podría funcionar durante muchos años".

Fármacos a la carta

Cuando se implanta cualquier tipo de dispositivo médico en el organismo, el ataque del sistema inmunitario suele provocar una acumulación de tejido cicatricial denominada fibrosis, que puede reducir la eficacia de los instrumentos. Este tipo de tejido cicatricial se formó alrededor de los implantes utilizados en este estudio, pero el éxito del artilugio en el control de los niveles de glucosa en sangre sugiere que la insulina seguía siendo capaz de difundirse fuera del aparato, y la glucosa dentro de él.

Este método también podría utilizarse para administrar células que produzcan otros tipos de proteínas terapéuticas que deban administrarse durante largos periodos de tiempo. En este estudio, los científicos demostraron que el artilugio también podía mantener vivas las células productoras de eritropoyetina, una proteína que estimula la producción de glóbulos rojos.

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"Somos optimistas respecto a la posibilidad de fabricar dispositivos médicos vivos que puedan residir en el organismo y producir fármacos según sea necesario", destaca Anderson. "Hay una gran variedad de enfermedades en las que los pacientes necesitan tomar proteínas de forma exógena, a veces con mucha frecuencia. Si podemos sustituir la necesidad de infusiones cada dos semanas por un único implante que pueda actuar durante mucho tiempo, creo que eso podría ayudar realmente a muchos pacientes", concluye el autor principal de la investigación.