Trasplantes 'cíborg' podrían reemplazar tejido pancreático dañado por la diabetes

Aunque el tejido pancreático cultivado en laboratorio ofrece una alternativa prometedora, estas células a menudo no logran madurar por completo ni funcionar como los islotes naturales. Ahora, investigadores han desarrollado un sistema de implante electrónico que ayuda a que las células pancreáticas cultivadas en laboratorio se desarrollen adecuadamente, lo que podría impulsar las terapias celulares para la diabetes.

Investigadores de la Facultad de Medicina Perelman de la Universidad de Pensilvania (Filadelfia, EUA) y de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Harvard (Cambridge, EUA) incorporaron una malla conductora ultrafina y elástica —más delgada que un cabello humano— en organoides pancreáticos tridimensionales. La malla permitió el registro continuo de la actividad eléctrica de las células de los islotes en desarrollo y la administración de estimulación eléctrica controlada, siguiendo patrones basados en los ritmos circadianos naturales de 24 horas.

La malla implantada introdujo una actividad eléctrica rítmica que estimuló la maduración de las células inmaduras y su respuesta adecuada a la glucosa. Tras cuatro días de estimulación, las células mantuvieron su ciclo de forma independiente. Las señales eléctricas sincronizadas parecieron ayudar a las células individuales de los islotes a coordinarse como una red funcional, mejorando así la sincronización de la secreción hormonal. El enfoque, presentado en la revista Science, permitió a los investigadores observar las transiciones eléctricas durante dos meses y reveló la importancia de los ritmos circadianos en el desarrollo de los islotes.

La tecnología podría respaldar dos posibles estrategias terapéuticas: estimular las células de los islotes cultivadas en laboratorio antes del trasplante o dejar la malla implantada para monitorear y mantener su función a largo plazo. Estos sistemas podrían aumentar la disponibilidad de tejido y reducir el riesgo de rechazo del trasplante. Los investigadores también contemplan la integración de inteligencia artificial para supervisar y regular automáticamente la actividad celular, lo que podría dar lugar a un sistema de implante autorregulado para el manejo de la diabetes.

“Lo que estamos haciendo es como una estimulación profunda del 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 correctamente”, dijo Juan Álvarez, PhD, profesor adjunto de Penn Medicine. “En el futuro, podríamos tener un sistema que funcione sin intervención humana”.

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Penn Medicine
Harvard University School of Engineering and Applied Sciences