Amparo Tolosa, Genética Médica News

 

Una de las características principales de la diabetes es el fallo progresivo de las células beta- pancreáticas, responsables de producir almacenar y liberar la hormona insulina. Como consecuencia de la pérdida de las células beta-pancreáticas los niveles de insulina no son suficientes para regular la glucosa en sangre y esta alteración lleva a diferentes daños en los sistemas del organismo.

Dado que la causa de la diabetes es el mal funcionamiento de un tipo celular concreto, se ha planteado como una aproximación terapéutica muy interesante la obtención de células beta funcionales que reemplacen a las que se pierden o dejan de funcionar en los pacientes. Sin embargo, aunque de principio sencillo, hasta el momento esta idea ha presentado algunas limitaciones en su ejecución.

Un reciente estudio de la Universidad de Harvard acaba de dar un importante paso hacia adelante al revelar que tras ser reprogramadas, las células de una región concreta del estómago podrían utilizarse como fuente renovable de células beta.

El primer paso de los investigadores fue explorar qué tipo celular del organismo podría ser reprogramado con mayor efectividad para producir insulina. Las células del intestino y del estómago no sólo presentan un elevado número de células madre, capaces de dar lugar a nuevas células epiteliales, sino que su diferenciación durante el desarrollo embrionario depende de factores comunes a la de las células beta-pancreáticas, lo que las convierte en buenas candidatas a ser reprogramadas. El equipo creó una línea de ratones transgénicos en los que se expresaban tres factores necesarios para reprogramar las células en células beta productoras de insulina a lo largo del tracto gastrointestinal. Los datos obtenidos muestran que la expresión de los tres factores reprograma eficazmente las células gastrointestinales en productoras de insulina, especialmente aquellas localizadas en la región del antro pilórico, área del estómago comprendida entre el cuerpo principal y el intestino delgado.

Los investigadores comprobaron la capacidad de las células reprogramadas para secretar insulina y regular los niveles de glucosa en sangre, así como regenerase a partir del compartimento de células madre. A partir de estudios moleculares y funcionales observaron que las células del antro pilórico pueden ser reprogramadas de forma eficiente, mientras que en otras células endocrinas del intestino esta programación es incompleta, posiblemente debido a una mayor similitud en el patrón de expresión de las células del antro pilórico respecto a las células beta pancreáticas.

Si bien la conversión de las células estomacales en células productoras de insulina ya es por sí misma un importante avance en la investigación de soluciones terapéuticas para la diabetes, tiene algunas limitaciones críticas para su implementación en humanos. Las células potencialmente reprogramables en células productoras de insulina regulan diferentes procesos biológicos por lo que su modificación in situ podría alterar el equilibrio del organismo. Por ejemplo, hace poco más de un año, un equipo de la Universidad de Columna conseguía mediante la inactivación de un único gen, el gen FOXO1, que células gastrointestinales produjeran insulina. Sin embargo, FOXO1 también contribuye a proteger a las células beta del estrés celular por lo que su supresión podría tener efectos no deseados.

Frente a reprogramar las células nativas del organismo, los investigadores utilizaron una aproximación diferente: diseccionaron y modificaron genéticamente células del antro pilórico y generaron mini-órganos in vitro a partir de ellas, que trasplantaron en el estómago de ratones sin células beta pancreáticas. Enfrentados a una subida de los niveles de glucosa en sangre, los mini-estómagos trasplantados eran capaces de liberar insulina y controlar la hiperglucemia inducida.

Los autores del trabajo concluyen el trabajo reconociendo la región del antro pilórico como una sorprendentemente prometedora fuente para la reprogramación celular de células productoras de insulina. El método ofrece diferentes ventajas como la preservación de la función del gen FOXO1 y las poblaciones celulares nativas del tracto gastrointestinal o la localización precisa de las células beta funcionales para que puedan responder a variaciones en los niveles de glucosa en sangre y no en otro compartimento.

Aunque todavía es temprano para hablar de su utilización en humanos, las aplicaciones terapéuticas de la reprogramación de las células del estómago y su trasplante como mini-estómagos de células productoras de insulina renovables ofrecen grandes posibilidades. “Lo que es potencialmente grandioso de esta aproximación es que uno puede tomar una biopsia de una persona individual, crecer las células in vitro y reprogramarlas en células beta, y entonces trasplantarlas para crear una terapia específica del paciente,” explica Qiao Zhou, director del trabajo. “Es en lo que estamos trabajando ahora. Estamos muy emocionados.”

Referencia: Ariyachet C, et al. Reprogrammed Stomach Tissue as a Renewable Source of Functional β Cells for Blood Glucose Regulation. Cell Stem Cell. 2016. Doi: 10.1016/j.stem.2016.01.003

Fuentes:

Engineered mini-stomachs produce insulin in mice. http://www.eurekalert.org/pub_releases/2016-02/cp-emp021216.php

La inactivación de un gen hace que células gastrointestinales produzcan insulina. http://revistageneticamedica.com/2014/07/05/la-inactivacion-de-un-gen-hace-que-celulas-gastrointestinales-produzcan-insulina/