Diabetes: diseñan células productoras de insulina que son activadas por luz

 

Investigadores de la Universidad de Tufts, Massachusetts, E.U., han trasplantado células beta pancreáticas modificadas, por ingeniería genética, en ratones diabéticos. Luego, provocaron que las células produzcan más de dos o tres veces el nivel típico de insulina al exponerlas a la luz. Estas células de luz conmutable –encendido y apagado-, están diseñadas para compensar la baja producción de insulina o la respuesta de insulina reducida que se observa en individuos diabéticos.

El estudio publicado en ACS Synthetic Biology ha demostrado que los niveles de glucosa pueden controlarse, en un modelo de diabetes en ratones, sin intervención farmacológica.

La insulina es una hormona que desempeña un papel central en el control preciso de los niveles de glucosa circulante, el combustible esencial utilizado por las células. La diabetes, hoy en día, tiene características epidémicas en muchas partes del mundo.

En la diabetes tipo II, la forma más común de la enfermedad, las células del cuerpo se vuelven ineficientes para responder a la insulina y, como consecuencia, la glucosa en circulación puede volverse peligrosamente alta (hiperglucemia) mientras que el páncreas no puede producir suficiente insulina para compensar. En la diabetes tipo I, el sistema inmunitario destruye las células beta, que son las únicas células en el cuerpo que producen insulina, lo que resulta en una falta total de la hormona.

Los tratamientos actuales incluyen la administración de medicamentos que mejoran la producción de insulina por las células beta pancreáticas, o la inyección directa de insulina para complementar el suministro producido naturalmente. En ambos casos, la regulación de la glucosa en sangre se convierte en un proceso manual, con intervención de drogas o insulina realizada después de lecturas periódicas de los niveles de glucosa, que a menudo conducen a altas y bajas que pueden tener efectos nocivos a largo plazo.

Los investigadores buscaron desarrollar una nueva forma de amplificar la producción de insulina mientras se mantiene el importante vínculo en tiempo real entre la liberación de insulina y la concentración de glucosa en el torrente sanguíneo. Lograron esto aprovechando la 'optogenética', un enfoque que se basa en proteínas que cambian su actividad bajo demanda con luz. Las células beta pancreáticas se diseñaron con un gen que codifica una enzima (adenilato ciclasa, PAC) fotoactivable. Esta encima (PAC) produce una molécula (monofosfato de adenosina cíclico, cAMP) cuando se expone a la luz azul, que a su vez aumenta la producción de insulina estimulada por glucosa en la célula beta. La producción de insulina puede aumentar de dos a tres veces, pero solo cuando la cantidad de glucosa en sangre es alta. A niveles bajos de glucosa, la producción de insulina sigue siendo baja.

En este estudio, investigadores descubrieron que el trasplante de las células beta pancreáticas modificadas por ingeniería genética en ratones diabéticos condujo a una mejor tolerancia y regulación de la glucosa, redujo la hiperglucemia y niveles más altos de insulina en plasma cuando se sometió a iluminación con luz azul.

En resumen, es como usar la luz para para manipular -encender y apagar- un interruptor biológico, con lo cual es posible ayudar en un contexto diabético a controlar y mantener mejor los niveles apropiados de glucosa sin intervención farmacológica.