Tratamientos experimentales


#1

Trasplante de islotes

El trasplante de islotes, aunque desarrollado en 1967, ha permanecido casi en el olvido hasta que en el año 2000, Shapiro y col en la Universidad de Alberta, en Edmonton, describieron un nuevo protocolo para el trasplante de islotes con el que consiguieron la insulinoindependencia al año del trasplante en hasta el 80% de pacientes13.

Estos resultados han sido parcialmente reproducidos en un estudio internacional, el International Network Trial (INT), en el que el 58% de los pacientes consiguieron la independencia de la insulina, aunque con amplias variaciones entre centros (desde el 100% al 0% de pacientes) que obedecían fundamentalmente a la experiencia previa del grupo en trasplante de islotes13. Sin embargo, los datos de seguimiento a más largo plazo muestran un deterioro de la función del injerto, de forma que a los 2 años del trasplante tan sólo el 24% de pacientes mantenían la insulinoindependencia en el estudio INT, porcentaje que el grupo de Edmonton ha descrito que se reduce hasta el 10% a los 5 años14,15. Aunque estos resultados han supuesto una cierta decepción, es importante señalar que, en cerca del 70% de los pacientes, el injerto muestra una función beta residual, lo que permite a estos pacientes mantener un control glucémico óptimo con dosis muy bajas de insulina, con gran estabilidad metabólica (indicado por una reducción en la amplitud de las excursiones glucémicas), y sin episodios de hipoglucemias graves.

Los cambios más importantes introducidos por el protocolo de Edmonton han sido13, 1:

El uso de una fuerte inmunosupresión en la que se prescindió de los glucocorticoides y se incluyó sirolimus, bajas dosis de tacrolimus y un anticuerpo monoclonal frente al receptor de la interleuquina-2 (daclizumab).

La eliminación durante el proceso de aislamiento de los islotes del uso de productos que pudieran contener xenoproteínas con la intención de reducir la destrucción inmediata tras el trasplante.

La minimización del tiempo de isquemia, trasplantando los islotes inmediatamente después de su aislamiento, aunque este aspecto se ha abandonado en estudios posteriores siendo común en la actualidad trasplantar los islotes tras 2-3 días de cultivo.

El trasplante de una masa beta superior a la usada previamente, con una media de más de 4.000 islotes-equivalente por kilogramo de peso y la repetición del trasplante en 2-3 ocasiones en caso de detectar glucemias superiores a 200 mg/dl en las semanas posteriores al trasplante.

Trasplantar a una población receptora distinta de las usadas hasta entonces, que no presentaba insuficiencia renal, en su mayoría pacientes con episodios repetidos de hipoglucemia grave.

Aunque el proceso no ha tenido mortalidad y su morbilidad es baja comparada con el trasplante de órganos, el procedimiento no está exento de efectos adversos, algunos de ellos graves. En relación al procedimiento quirúrgico son destacables la presencia de sangrado grave en un 10% de pacientes, que en algún caso ha requerido nueva cirugía, la trombosis de la porta o alguna de sus ramas (6%), y la elevación transitoria de enzimas hepáticos. Como eventos adversos no graves más frecuentes se describen las úlceras bucales (92%), anemia (81%), leucopenia (75%), diarrea (64%), cefalea (56%), neutropenia (53%), naúseas (50%), vómitos (42%), acné (39%) y astenia (39%). Hasta el momento no se ha descrito la aparición de neoplasias malignas en los pacientes con trasplante de islotes y tratamiento inmunosupresor.

Así pues, a día de hoy, el trasplante de islotes está limitado a un escaso número de pacientes y centros. Para poder generalizar esta opción a la mayoría o al menos a un número significativo de pacientes, la investigación debe resolver problemas fundamentales como son la mejora de las condiciones técnicas del aislamiento de islotes para aumentar el rendimiento y la reproducibilidad del proceso, así como la funcionalidad de los islotes obtenidos15.

Finalmente, para poder hacer frente a la enorme demanda debida al potencial número de receptores del trasplante es preciso disponer de sistemas de expansión de los islotes in vitro, o de fuentes alternativas de células productoras de insulina, como por ejemplo la generación de células beta a partir de células madre adultas.

Tratamiento de la diabetes con células madre

Hace tan sólo una década desde la aparición de la terapia celular con células madre como una nueva área de investigación. Hasta la fecha se consideraba que las células poseían una capacidad de división y diferenciación limitada. Sin embargo, este dogma está cambiando gracias a recientes resultados publicados acerca de la pluripotencialidad de las células madre. Así pues, células procedentes de un determinado origen han sido capaces de dar lugar a células con características propias de otro linaje. La posibilidad de trasplantar estas células en órganos, con el objeto de sustituir un tejido dañado, ha impulsado notablemente el estudio del fenómeno conocido como "plasticidad celular" y su potencial aplicación en situaciones patológicas. El beneficio terapéutico observado después del trasplante de células madre ha sido probado con éxito tanto a nivel experimental como, en algunos casos, clínicamente. Sin embargo, el grado de contribución de estas células al tejido trasplantado ha resultado ser menor de lo esperado, de manera que cada vez hay más evidencias que sugieren la existencia de mecanismos paracrinos que jugarían un papel muy importante en el beneficio terapéutico observado. El estudio en profundidad de estos efectos tróficos inducidos por las células madre trasplantadas podría ser de gran relevancia para el tratamiento de tejidos dañados, potenciando su regeneración a partir de las células endógenas no dañadas presentes en el órgano afectado. Por otra parte, el desarrollo de métodos más sofisticados de trasplante de células combinado con técnicas de bio-ingeniería podría mejorar notablemente el potencial de las células madre.

Por otra parte, la puesta en escena de un concepto ampliamente estudiado, la reprogramación celular, está cambiando notablemente el panorama actual en el campo de la investigación con células madre. Recientes estudios demuestran que es posible obtener células con capacidad de expansión y diferenciación similar al observado en las células madre embrionarias, mediante la transferencia de cuatro genes, tales como Oct3/4, Sox2, Klf4, y c-Myc (siendo la utilización de este último opcional), partiendo de células adultas, tales como por ejemplo fibroblastos derivados de la dermis.

A continuación mostramos algunos de los tipos de células madre que actualmente se están estudiando a nivel experimental para el tratamiento de la diabetes.

Tipos de células madre

Células madre embrionarias

Las células madre embrionarias (ESCs, del inglés "embryonic stem cells") derivan de la masa interna del blastocisto. Una vez aisladas se expanden mediante su cultivo sobre fibroblastos murinos embrionarios cuya función es servir como soporte para su crecimiento. Las ESCs son capaces de formar cuerpos embrioides, así como diferenciarse hacia células propias de las tres capas embrionarias: ectodermo, endodermo y mesodermo. Numerosos grupos de investigación han demostrado que las ESCs son capaces de diferenciarse hacia células productoras de insulina in vitro16-18. Incluso diferentes autores han conseguido enriquecer el número de células productoras de insulina a partir de ESCs que se diferencian espontáneamente, utilizando técnicas como:

La selección mediante manipulación del medio de cultivo18,19.

La sobreexpresión de factores de transcripción claves tales como Pdx-1 o Pax420,21.

La selección mediante la utilización de resistencia a antibióticos dirigidos por los promotores para Nkx6.1 o insulina22,16.

La diferenciación hacia células productoras de insulina utilizando factores de crecimiento solubles, matrices celulares y el contacto célula-célula23.

Células madre derivadas de la médula ósea

Los resultados recientemente publicados sobre el potencial de diferenciación de las células madre derivadas de la médula ósea están cambiando la visión clásica de las células madre específicas de tejido, de manera que se sabe que algunas poblaciones celulares presentes en la médula ósea son capaces de abandonar su patrón de diferenciación celular característico y diferenciarse hacia tejidos típicamente no-hematopoyéticos24. Este fenómeno está favorecido, en cierta medida, por la presión selectiva inducida por el tejido dañado. Estudios recientes demuestran que es posible detectar la expresión de insulina en tejidos en los que habitualmente ésta no tiene lugar, tales como la médula ósea, el tejido adiposo o el músculo esquelético25,26. Estos datos sugieren que la hiperglicemia es capaz de inducir la expresión de insulina en poblaciones de células presentes en la médula ósea. Incluso se han llegado a detectar células cuyo origen es la médula ósea que expresan insulina en el tejido acinar, aunque nunca de manera específica en los islotes pancreáticos26.

Otros autores afirman que algunas células presentes en la médula ósea son capaces de transdiferenciarse dando lugar a células beta funcionales. Ianus y col27 han demostrado, utilizando el sistema Cre-loxP, que las células derivadas de la médula ósea contribuyen aproximadamente entre 1,7 y 3% a la formación de nuevas células beta. Además, estos autores demuestran que estos resultados no se deben a procesos de fusión celular, indicando que las células adultas presentes en la médula ósea son capaces, aunque con baja frecuencia, de diferenciarse directamente hacia células beta en los islotes pancreáticos.

Células madre mesenquimales derivadas de la médula ósea

Las células madre mesenquimales (MSCs, del inglés "Mesenchymal Stem Cells") de la médula ósea se han definido clásicamente por su capacidad para dar lugar a tejidos tales como el cartílago o hueso28. Estas células han despertado un gran interés debido a su prometedor potencial terapéutico, porque además de su capacidad de diferenciarse hacia los citados tejidos, algunos autores han demostrado que además son capaces de adoptar fenotipos propios de tejidos ectodérmicos y endodérmicos in vitro e in vivo28,29. Las MSCs derivadas de médula ósea murina han sido recientemente diferenciadas hacia células productoras de insulina in vitro e incluso han demostrado ser capaces de revertir la hiperglicemia en un modelo murino de diabetes en ratón30. Además, se ha demostrado que es posible diferenciar MSCs derivadas de la médula ósea humana hacia células productoras de insulina cuando se cultivan en el microambiente adecuado y utilizando mecanismos que implican factores de transcripción importantes para el desarrollo de las células beta, tales como Pdx131.

Pese al escaso conocimiento sobre el papel de las MSCs en el mantenimiento de la homeostasis o su implicación en el desarrollo de determinadas patologías, durante los últimos años se ha investigado de manera extensiva sobre el papel antiproliferativo, inmunomodulador y antiinflamatorio de estas células. Las células MSCs son capaces de bloquear la proliferación de linfocitos alogénicos in vitro, incluso después de haber sido tratadas con IFN-gamma para inducir la expresión de moléculas de Clase II o transfectadas con moléculas coestimuladoras como B7-1 o B7-2. De manera similar, se sabe que las MSCs no son lisadas por linfocitos T citotóxicos o células NK (del inglés "Natural Killer"). Esta capacidad de supresión parece estar mediada, al menos en parte, por factores solubles secretados por las MSCs, entre los que se encuentra el TGF-beta32, el HGF o la prostagladina E2.

In vivo, las MSCs son capaces de prolongar el tiempo de rechazo de trasplantes de piel, así como mejorar la funcionalidad renal, neural y pulmonar en diferentes modelos experimentales animales. Estos efectos se cree que son debidos a una acción paracrina derivada de las MSCs que lleva a modificar el entorno en el sitio de la lesión desde una situación que en condiciones normales debería ser proinflamatoria perjudicial hacia una situación antiinflamatoria beneficiosa.

En humanos, más de 100 pacientes han sido transplantados con MSCs33, en muchos de los casos, derivadas de donantes emparentados y utilizadas con la finalidad de mejorar el trasplante de células madre hematopoyéticas para el tratamiento de leucemias. La infusión de células MSCs ha sido bien tolerada en todos los casos, sin la aparición de ningún efecto adverso. En un paciente de 9 años de edad se observó una protección frente a una reacción inmunológica derivada del trasplante de células madre hematopoyéticas alogénicas para el tratamiento de una leucemia34. Las MSCs también han sido ensayadas con éxito para el tratamiento de enfermedades autoinmunes como la enfermedad injerto-contra-huésped (GvHD, del inglés "Graft versus Host Disease"), donde la infusión de MSCs derivadas de donantes emparentados ha demostrado ser eficaz revertiendo con éxito el daño provocado por esta enfermedad en el hígado e intestino de estos pacientes 34,35.

Recientemente nuestro grupo de investigación está llevando a cabo experimentos cuya finalidad última es determinar una posible aplicación de las MSCs para el tratamiento de la diabetes autoinmune. Nuestro principal objetivo consiste en estudiar si las MSCs pueden ejercer un efecto protector y así frenar la aparición de diabetes en el modelo de diabetes autoinmune tipo 1 que desarrolla el ratón NOD. Para ello trasplantamos MSCs derivadas de 2 cepas de ratones diferentes con el objeto de comparar el trasplante autólogo (células MSCs derivadas de ratón NOD) respecto al trasplante alogénico (células MSCs derivadas de ratón C57Bl/6). Nuestros resultados preliminares indican que el tratamiento de ratones NOD con MSCs protege del desarrollo de diabetes, retrasando en muchos casos la aparición de la enfermedad.

Células derivadas del bazo

El grupo liderado por el Dr. Faustman demostró en el año 200336 que era posible reestablecer la normoglicemia en el modelo de diabetes autoinmune que se desarrolla en ratones NOD mediante el trasplante de células derivadas del bazo (esplenocitos) y previo tratamiento con adyuvante de Freund completo (CFA, del inglés "Complete Freunds Adjuvant"). Estos investigadores pusieron de manifiesto la presencia de células procedentes de los animales donantes en los islotes y ductos pancreáticos. Además, estos autores también determinaron que los islotes recién formados se habían originado mediante diferenciación a partir de los esplenocitos infundidos y no mediante un proceso de fusión celular entre las células trasplantadas y las células beta residuales endógenas. Sin embargo, estudios recientes utilizando la misma aproximación no han sido capaces de reproducir tales resultados37-39, mostrando sin embargo que el tratamiento con CFA es suficiente para reinstaurar los niveles normales de glicemia mediante un proceso de regeneración de las células beta endógenas, de manera, que no queda claro el papel que podrían desempeñar los esplenocitos en la regeneración de los islotes.

Células madre del hígado con potencial pancreático

Existen en la literatura varios artículos que sugieren que el hígado, por derivar de la misma capa embrionaria que el páncreas (el endodermo), podría ser un candidato ideal para ser utilizado para el tratamiento de la diabetes mediante su transdiferenciación hacia células beta. Así por ejemplo, se sabe que la expresión de genes importantes para el desarrollo del páncreas (como por ejemplo Pdx-1) en hepatocitos, es capaz de inducir la expresión de marcadores maduros de célula beta, incluyendo la expresión de insulina40. De manera similar, la sobreexpresión de betacelulina y NeuroD/Beta2 ha demostrado ser una aproximación eficaz para convertir a un hepatocito en un célula productora de insulina, capaz incluso de revertir la diabetes inducida en ratones de experimentación por estreptozotocina (STZ)41. Por otra parte, las células ovales aisladas del hígado de ratas sometidas a un daño son capaces de diferenciarse formando estructuras que simulan islotes pancreáticos capaces incluso de secretar insulina en respuesta a concentraciones altas de glucosa42.

Células madre del páncreas

Banerjee and Bhonde43 han podido aislar células madre a partir de células beta presentes en los islotes pancreáticos de ratones tratados con STZ utilizando la combinación del factor de crecimiento derivado de queratinocitos (KGF, del inglés "Keratinocyte Growth Factor") junto con el factor derivado de fibroblastos (FGF, del inglés "Fibroblast Growth Factor"). Los nuevos islotes formados siguiendo este procedimiento fueron capaces de expresar Pdx-1, así como secretar insulina en respuesta a glucosa. Estos resultados sugieren que los islotes a los que se les elimina de manera selectiva las células beta mantienen células con capacidad para generar el islote completo, incluyendo las células beta perdidas43.

Evidencias indirectas, examinando la distribución de células que expresan los marcadores Pdx-1 y Ngn3 tras la administración de STZ, sugieren la presencia de progenitores de célula beta en el interior de los islotes pancreáticos44.

Suzuki y col45 han sido capaces de aislar células que expresan el marcador c-Met a partir de páncreas de ratón neonato y adulto46, así como inducir la aparición de estructuras con apariencia similar a los islotes a partir de células epiteliales ductales del páncreas que expresan c-Met47.

Monocitos

Ruhnke y col han demostrado que es posible obtener células productoras de insulina a partir de monocitos CD14+ derivados de sangre periférica mediante un protocolo de diferenciación consistente en una combinación del factor estimulador de colonias de macrófagos (M-CSF, del inglés "Macrophage Colony-Stimulating Factor) e Interleucina 348. La acción sinérgica de ambas citoquinas, sumado a la plasticidad fenotípica de los monocitos, es la responsable de la diferenciación de estas células de origen mielomonocítico hacia células beta. Los autores demuestran que es posible utilizar estas células para tratar ratones diabéticos, siendo capaces de normalizar los niveles de glucosa en sangre cuando son trasplantados bajo la cápsula renal de ratones diabéticos inducidos por STZ48.

Células madre pluripotentes inducidas (iPS).

Recientemente se ha descrito un nuevo procedimiento para obtener células madre pluripotentes, es decir, células con capacidad de diferenciación hacia tejidos de las tres capas embrionarias, partiendo de células madre adultas, tales como fibroblastos derivados de la piel49,50. Estas células reciben el nombre de células madre pluripotentes inducidas (iPS, del inglés "Induced Pluripotent Stem cells").

Las iPS suponen un avance muy significativo en el campo de las células madre ya que hasta la fecha la capacidad de diferenciación que se les atribuía a las células adultas era muy limitada. La aplicación de novedosa tecnología, que consiste en la transferencia de cuatro genes (Oct3/4, Sox2, Klf-4 y c-Myc), abre un nuevo campo de investigación: la reprogramación de células adultas. Una mayor compresión de los fenómenos que subyacen al proceso de reprogramación, así como una mejora en los protocolos de generación de iPS, hace pensar que en un futuro no muy lejano será posible el tratamiento de enfermedades para las cuales hasta la fecha no hay curación alguna51. Respecto a la enfermedad que nos ocupa, no sólo se ha conseguido generar iPS a partir de tejido pancreático52 sino también diferenciar con éxito iPS hacia células productoras de insulina 53,54.

Conclusiones

Aunque la diabetes puede ser tratada mediante el aporte exógeno de insulina, el trasplante de islotes pancreáticos proporciona un mejor control glucémico, evitando la administración diaria de insulina. Sin embargo, limitaciones en la cantidad de tejido ible para su trasplante, ha impedido la aplicación de esta estrategia terapéutica para el tratamiento de la DM1. En este sentido, las células madre constituyen una alternativa muy prometedora, ya que podrían suplir las células beta necesarias para el tratamiento de la enfermedad sin la necesidad de someter a los pacientes a severos regímenes de inmunosupresión. El objetivo final debería ser la creación, no sólo de células beta, sino de islotes funcionales donde estén presentes el resto de tipos celulares. Encontrar la población de células madre adecuada para este propósito es un objetivo de primera necesidad.

Por otra parte, la aplicación de propiedades hasta la fecha desconocidas atribuidas a determinados tipos de células madre, tales como la inmunosupresión inducida por las MSCs, podría ser de gran utilidad para su combinación junto con células beta o islotes derivados a partir de células madre. La combinación de ambas estrategias previsiblemente mejoraría los resultados que se obtengan con el trasplante de células madre derivadas hacia células beta, permitiendo incluso disminuir el número de islotes o células beta necesarias para el tratamiento de la diabetes. De hecho, el desarrollo de nuevos regímenes inmunosupresores en el Protocolo de Edmonton ha supuesto una notable mejora en la aplicación de esta estrategia terapéutica.

Por último, la entrada en escena de un nuevo tipo celular, las iPS, promete revolucionar el campo de las células madre en el tratamiento de la DM1. Sin embargo, hará falta esperar al menos una década hasta que podamos ver los primeros resultados tras la implantación de células beta o islotes derivados de iPS en pacientes diabéticos.


#2

Creadas células madre que no causan tumores
EL PAÍS - Madrid - 19/05/2009

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Uno de los problemas para el uso terapéutico de las células madre está más cerca de la solución. Un equipo del Centro de Medicina Regenerativa de Barcelona ha desarrollado un sistema que permite conseguir este material biológico a partir de células adultas con una nueva característica: su proliferación se puede frenar.

Creadas neuronas a partir de fibroblastos
Investigación con células madre
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Los científicos han creado las células a partir de tejido adulto (las llamadas iPS o células pluripotenciales inducidas), pero con una diferencia: hasta ahora, para fabricarlas había que usar retrovirus como portadores del material genético necesario para reprogramar las células. Lo malo es que esta manipulación era para siempre, y no se podía controlar. Ahora han desarrollado un método -todavía por perfeccionar- que consiste en meter directamente trozos de ADN con las instrucciones para lograr células madre. Esta modificación es temporal, por lo que el riesgo de tumores desaparece. El trabajo se publica en PNAS.


#3

Cuanto queda para curar la diabetes?.. misterio… pero si pueden inducir el A.D. N y indicarle lo que ha de producir el cuerpo, no se necesitaria mas que la informacion necesaria para producir lo que el cuerpo no tiene o no puede producir… esperanzas animo¡¡¡


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