El nuevo protocolo de criopreservación de los islotes pancreáticos podría allanar el camino para la cura de la diabetes

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Investigadores médicos y de ingeniería de la Universidad de Minnesota Twin Cities y Mayo Clinic han desarrollado un nuevo proceso para almacenar con éxito células especializadas de islotes pancreáticos a temperaturas muy bajas y recalentarlas, lo que permite el potencial para el trasplante de islotes a pedido. El gran descubrimiento en la crioconservación es un gran paso adelante en la cura de la diabetes.

Según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades, la diabetes es la séptima causa principal de muerte en los Estados Unidos y representa casi 90 000 muertes cada año. Si bien el management de la diabetes ha mejorado mucho durante los 100 años desde el descubrimiento de la insulina, incluso los métodos más modernos siguen siendo un tratamiento para la afección en lugar de una cura.

El trasplante de células de los islotes pancreáticos, un proceso en el que los médicos toman grupos de células de un páncreas sano y las transfieren a un receptor, que luego comienza a producir y liberar insulina por su cuenta, es un método que se está explorando para curar la diabetes. Una de las principales limitaciones de este enfoque es que los trasplantes de un solo donante a menudo son insuficientes para lograr la independencia de la insulina en el receptor. Con frecuencia, se requieren dos, tres o más infusiones de islotes de donantes, lo que agrega riesgos asociados con intervenciones quirúrgicas repetidas y múltiples rondas de inducción de inmunosupresión fuerte.

Una estrategia para superar el problema del suministro de donantes es agrupar islotes de múltiples donantes, logrando una dosis alta de islotes con una sola infusión. Este proceso está limitado por la incapacidad de almacenar islotes de forma segura durante largos períodos de tiempo. Investigaciones anteriores han demostrado que el almacenamiento se limita a 48 a 72 horas antes del trasplante.

En una nueva investigación publicada en Medicina pureInvestigadores de la Universidad de Minnesota han desarrollado un nuevo método de crioconservación de islotes que resuelve el problema de almacenamiento al permitir la conservación a largo plazo y con management de calidad de las células de los islotes que pueden agruparse y usarse para trasplantes.

El estudio fue dirigido por John Bischof, PhD, profesor distinguido de ingeniería mecánica de la Universidad McKnight y director del Instituto de Ingeniería en Medicina de la Universidad, y Erik Finger, MD, PhD, profesor asociado de cirugía en la Facultad de Medicina de la Universidad de Minnesota, M Health Fairview. Tanto Bischof como Finger forman parte del Centro de Investigación de Ingeniería de Tecnologías Avanzadas para la Preservación de Sistemas Biológicos (ATP-Bio) de la Fundación Nacional de Ciencias y codirigen el Centro para la Preservación de Órganos de la Universidad de Minnesota.

El estudio encontró:

  • Mediante el uso de un sistema especializado de malla criogénica, se eliminó el exceso de líquido crioprotector, lo que permitió un rápido enfriamiento y recalentamiento del orden de decenas de miles de grados por segundo, evitando la formación de hielo problemática y minimizando la toxicidad.
  • Este nuevo método de crioconservación demostró altas tasas de supervivencia celular y funcionalidad (90 % para las células de los islotes de ratón y alrededor del 87 % para las células de los islotes de cerdos y humanos), incluso después de nueve meses de almacenamiento. El almacenamiento con este posible enfoque de criopreservación es teóricamente indefinido.
  • En ratones, el trasplante de estas células de los islotes criopreservadas curó la diabetes en el 92% de los receptores dentro de las 24 a 48 horas posteriores al trasplante.
  • Estos resultados sugieren que este nuevo protocolo de criopreservación puede ser un medio poderoso para mejorar la cadena de suministro de islotes, permitiendo la agrupación de islotes de múltiples páncreas y, por lo tanto, mejorando los resultados de trasplantes que pueden curar la diabetes.

«Nuestro trabajo proporciona el primer protocolo de criopreservación de islotes que logra simultáneamente una alta viabilidad y función en un protocolo clínicamente escalable», dijo Bischof. «Este método podría revolucionar la cadena de suministro para el aislamiento, la asignación y el almacenamiento de islotes antes del trasplante. Mediante la combinación de islotes crioconservados antes del trasplante de múltiples páncreas, el método no solo curará a más pacientes, sino que también hará un mejor uso del preciado regalo del donante. páncreas».

Los investigadores también señalaron que este método tiene la capacidad de ampliarse para llegar a un gran número de personas en todo el mundo que padecen esta enfermedad progresivamente debilitante.

Este emocionante desarrollo de nuestro equipo de investigación multidisciplinario trae enfoques de ingeniería para resolver un importante desafío médico: la cura de la diabetes. A pesar de décadas de investigación, el trasplante de islotes se ha mantenido «a la vuelta de la esquina»; siempre con gran promesa, pero nunca del todo al alcance de la mano. Nuestra técnica para criopreservar islotes para trasplante podría ser un paso significativo para lograr finalmente ese noble objetivo».


Erik Finger, MD, PhD, profesor asociado de cirugía, Facultad de Medicina de la Universidad de Minnesota

Además de Bischof y Finger, el equipo de investigación incluyó a los becarios postdoctorales Li Zhan (ingeniería mecánica) y Joseph Sushil Rao (cirugía) de la Universidad de Minnesota. También formaron parte del equipo de estudio Nikhil Sethia (ingeniería química y ciencia de materiales), Zonghu Han (ingeniería mecánica), Diane Tobolt (cirugía), Michael Etheridge (ingeniería mecánica) y Cari S. Dutcher (ingeniería mecánica; ingeniería química y materiales). Ciencias). Los investigadores de Mayo Clinic que formaron parte del equipo incluyeron a Michael Q. Slama y Quinn P. Peterson.

Este trabajo fue apoyado por subvenciones de Medicina Regenerativa de Minnesota, la Fundación Nacional de Ciencias y los Institutos Nacionales de Salud. El Instituto de Diabetes Schulze de la Universidad de Minnesota, la División de Trasplantes del Departamento de Cirugía, la Cátedra Kuhrmeyer de Ingeniería Mecánica y la Cátedra Bakken del Instituto de Ingeniería en Medicina proporcionaron fondos adicionales. Los investigadores también reconocen a la Fundación JW Kieckhefer, la familia Stephen y Barbara Slaggie y la Fundación Khalifa Bin Zayed Al Nahyan por apoyar este trabajo. En esta investigación se utilizó el Centro de Caracterización de la Universidad de Minnesota.

Fuente:

Referencia de la revista:

Zhan, L., et al. (2022) La criopreservación de islotes pancreáticos por vitrificación logra una alta viabilidad, función, recuperación y escalabilidad clínica para el trasplante. Medicina de la Naturaleza. doi.org/10.1038/s41591-022-01718-1.

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