Gracias a este sistema, se ha conseguido reconstruir el tejido celular de un páncreas en el laboratorio completamente funcional con una respuesta adecuada a la glucosa. Un desarrollo en fase experimental con miras a distintas alternativas de trasplante para pacientes diabéticos.
Un grupo de investigadores de la Facultad de Medicina Perelman de la Universidad de Pensilvania y la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Harvard (EE.UU.) ha desarrollado un nuevo sistema de implante electrónico que puede ayudar a las células pancreáticas cultivadas en laboratorio maduren y funcionen correctamente, lo que podría sentar las bases para nuevas terapias celulares contra la diabetes. El dispositivo incorpora una malla ultrafina de cables conductores en el tejido pancreático en crecimiento.
Publicado en la revista Science, el profesor adjunto de Biología Celular y del Desarrollo, Juan Álvarez, señala que este enfoque ya se utiliza en forma de estimulación cerebral profunda, que trata afecciones neurológicas. “Lo que estamos haciendo es como una estimulación profunda para el páncreas. Al igual que los marcapasos ayudan al corazón a mantener el ritmo, los pulsos eléctricos controlados pueden ayudar a las células pancreáticas a desarrollarse y funcionar como se espera”.
En el laboratorio, los investigadores implantaron una fina malla conductora de electricidad en fragmentos de tejido pancreático en desarrollo, capaz de detectar las señales eléctricas de las células de los islotes. Posteriormente, introdujeron un ritmo natural de 24 horas en la actividad eléctrica, lo que impulsó la maduración de las células y su respuesta adecuada a la glucosa superando así un importante desafío para el desarrollo de tejido pancreático completamente funcional fuera del cuerpo. Estos trasplantes alternativos prometen ampliar drásticamente la disponibilidad de tejido nuevo y, si se diseñan adecuadamente, reducir el riesgo de rechazo.
Este método de inducir a las células madre humanas a producir células beta y otras células secretoras de hormonas ya se está probando en ensayos clínicos. Sin embargo, persiste un desafío clave: incluso con este impulso eléctrico, las células cultivadas en laboratorio a menudo no maduran completamente y podrían no liberar insulina y otras hormonas con la misma fiabilidad que las naturales.
Crear tejido cíborg
Para crear el tejido ciborg (material híbrido que fusiona células vivas con componentes electrónicos o nanomateriales para crear estructuras funcionales), los investigadores colocaron una malla elástica (más delgada que un cabello humano) entre capas de células, que luego se agruparon para formar islotes. Esta configuración permitió al equipo registrar la actividad eléctrica de las células individuales de los islotes durante dos meses y obtener nuevos conocimientos sobre esta transición, incluyendo la función de los ritmos circadianos. En investigaciones anteriores, se demostró que la exposición de células funcionalmente inmaduras a un ritmo circadiano (similar al reloj interno natural de 24 horas del cuerpo que regula el ciclo sueño-vigilia, la digestión y otros sistemas) impulsa el desarrollo completo de las células hasta alcanzar sus funciones maduras y especializadas. El equipo descubrió que, después de cuatro días, las células continuaban su ciclo circadiano por sí solas.
Este nuevo ritmo impulsó la maduración de las células de los islotes, lo que les permitió secretar hormonas en los momentos adecuados. Los datos, por su parte, mostraron que los ciclos iniciales no solo enseñaron a las células individuales un nuevo comportamiento eléctrico, sino que también parecieron ayudarlas a trabajar sincronizadas, como un equipo coordinado.
Álvarez prevé dos maneras en que esta investigación podría conducir a alternativas de trasplante. Quizás se podrían “expulsar” células de islotes cultivadas en laboratorio para prepararlas para su uso en un paciente y luego dejarlas producir, almacenar y liberar insulina por sí solas. O tal vez se podría dejar la malla en su lugar para monitorear y estimular las células de islotes. Este enfoque podría garantizar que las células no retrocedan y, por lo tanto, dejen de responder a la insulina, como puede ocurrir con el estrés o una enfermedad. Con el tiempo, la inteligencia artificial (IA) podría controlar dicho sistema, monitorizando las células y estimulándolas cuando sea necesario.
