Dispositivos de encapsulación celular con tecnología 3D para tratar la diabetes

Investigadores del grupo NanoBioCel, que lidera José Luis Pedráz en el CIBER-BBN y la UPV/EHU, analizan nuevos sistemas de macroencapsulación de células beta, que combinan un hidrogel de alginato inyectable con un dispositivo implantable externo impreso en 3D, para proteger a las células y aumentar su supervivencia en los tratamientos de diabetes mellius tipo 1.

Este trabajo, que forma parte de la tesis doctoral del investigador Albert Espona-Noguera, se centra en el desarrollo de una macrocápsula externa que protege a las células beta que se encuentran embebidas en el hidrogel interno, y al mismo tiempo que permite la ubicación precisa del implante en el cuerpo.

Además, este sistema de encapsulación celular permite la extracción de una manera sencilla de los injertos en caso de que el implante falle o se requiera la renovación de las células terapéuticas.

La macroencapsulación celular dentro de una membrana semipermeable polímerica para su protección ha demostrado un gran potencial para “superar la baja supervivencia de los islotes pancreáticos trasplantados en las terapias para la diabetes mellitus tipo 1”. Además, sus propiedades superficiales parecen claves para que “el implante sea exitoso”, explican fuentes de la UPV/EHU.

En este estudio, las células beta encapsuladas dentro de todos los dispositivos mantuvieron su función secretora de insulina, pero el dispositivo hidrófobo con un tamaño de poro más pequeño mostró mejores valores de viabilidad celular y, por lo tanto, “podría ser el mejor candidato para el desarrollo de una terapia de reemplazo de células beta seguras” en pacientes de diabetes mellitus tipo 1.

“Hemos evaluado el efecto biológico de la superficie de los dispositivos de macroencapsulación (hidrofilicidad y porosidad) en cuatro sistemas distintos. Dichos dispositivos fueron capaces de contener con éxito células beta de rata integradas en hidrogeles de alginato, y aunque todos ellos mostraron una gran biocompatibilidad, la baja adhesión celular en la superficie de los hidrófobos podría reducir la respuesta inmunológica al implantarse”, señala José Luis Pedraz.

En este sistema, el hidrogel de alginato proporciona una matriz de apoyo inmunoprotectora donde las células beta permanecen integradas, mientras que el dispositivo de macroencapsulación semipermeable confiere protección mecánica, así como un fácil manejo y recuperación.

Según explica el jefe de grupo del CIBER-BBN, José Luis Pedraz, “nuestro objetivo era lograr un dispositivo de macroencapsulación no degradable, con una superficie funcional y biocompatible, capaz de estabilizar el hidrogel de alginato interno, garantizando la bioseguridad del sistema y proporcionando inmunoprotección”.

Además, destaca que el sistema de doble encapsulación debe “garantizar la difusión apropiada de oxígeno, nutrientes y hormonas como la insulina, mientras que se mantiene la viabilidad y función biológica de las células beta”.

La diabetes mellitus tipo 1 es una enfermedad autoinmune caracterizada por la deficiencia de insulina causada por la destrucción específica de las células pancreáticas, que provoca niveles altos de glucosa en sangre. El trasplante de islotes pancreáticos es una terapia prometedora para restablecer la producción de insulina regulada naturalmente y restaurar la función celular en pacientes diabéticos y en este sentido, la encapsulación celular se ha convertido en un enfoque prometedor para superar los problemas de trasplante al eliminar la necesidad de inmunosupresión, debido a la introducción de una barrera física entre las células implantadas y el receptor.