Un equipo de investigadores de la Universidad de Northwestern, en Estados Unidos, ha abierto nuevos caminos para el trasplante de islotes pancreáticos mediante el uso de nanopartículas para administrar un régimen de medicamentos inmunosupresores en el tratamiento de la diabetes tipo 1, según publican en la revista 'Nature Nanotechnology'.
Los islotes pancreáticos controlan la producción de insulina cuando cambian los niveles de azúcar en sangre, y en la diabetes de tipo 1, el sistema inmunitario del organismo ataca y destruye esas células productoras de insulina.
El trasplante de islotes ha surgido en las últimas décadas como una posible cura para la diabetes de tipo 1 ya que los pacientes podrían dejar de necesitar inyecciones de insulina. Pero de momento esta vía ha sufrido contratiempos, ya que el sistema inmunitario sigue rechazando los nuevos islotes y los fármacos inmunosupresores actuales ofrecen una protección inadecuada a las células y tejidos trasplantados y están plagados de efectos secundarios indeseables.
Quería ver cómo se podía mejorar el fármaco poniéndolo en una nanopartícula y "controlando dónde va dentro del cuerpo"
El método desarrollado ahora por los investigadores de la Universidad de Northwestern utiliza nanotransportadores para rediseñar el inmunosupresor comúnmente utilizado, la rapamicina de manera que generaron una nueva forma de inmunosupresión capaz de dirigirse a células específicas relacionadas con el trasplante sin suprimir respuestas inmunitarias más amplias.
Guillermo Ameer, catedrático Daniel Hale Williams de ingeniería biomédica en McCormick y de cirugía en Feinberg y uno de los autores del estudio, ha estado trabajando en la mejora de los resultados del trasplante de islotes proporcionándoles un entorno de ingeniería, utilizando biomateriales para optimizar su supervivencia y función. Pero reconoce que los problemas asociados a la inmunosupresión sistémica tradicional siguen siendo un obstáculo para el tratamiento clínico de los pacientes.
La rapamicina está bien estudiada y se utiliza habitualmente para suprimir las respuestas inmunitarias durante otros tipos de tratamiento y trasplantes, y destaca por su amplia gama de efectos en muchos tipos de células de todo el cuerpo. La dosis de rapamicina, que suele administrarse por vía oral, debe controlarse cuidadosamente para evitar efectos tóxicos. Sin embargo, a dosis más bajas tiene poca eficacia en casos como el trasplante de islotes.
Evan Scott, catedrático Kay Davis y profesor asociado de ingeniería biomédica en la Escuela de Ingeniería McCormick de Northwestern y de microbiología-inmunología en la Escuela de Medicina Feinberg de la Universidad de Northwestern y autor del estudio, quería ver cómo se podía mejorar el fármaco poniéndolo en una nanopartícula y "controlando dónde va dentro del cuerpo".
En lugar de modular directamente las células T -la diana terapéutica más habitual de la rapamicina-, la nanopartícula se diseñaría para dirigir y modificar las células presentadoras de antígenos (CPA)
"Para evitar los amplios efectos de la rapamicina durante el tratamiento, el fármaco suele administrarse en dosis bajas y a través de vías específicas de administración, principalmente por vía oral -explica--. Pero en el caso de un trasplante, hay que administrar suficiente rapamicina para suprimir sistémicamente las células T, lo que puede tener efectos secundarios importantes como la caída del cabello, las llagas en la boca y un sistema inmunitario debilitado en general".
Tras un trasplante, las células inmunitarias, denominadas células T, rechazarán las células y tejidos extrañosrecién introducidos. Los inmunosupresores se utilizan para inhibir este efecto, pero también pueden afectar a la capacidad del organismo para combatir otras infecciones al desactivar las células T en todo el cuerpo.
Pero el equipo formuló la mezcla de nanotransportador y fármaco para que tuviera un efecto más específico. En lugar de modular directamente las células T -la diana terapéutica más habitual de la rapamicina-, la nanopartícula se diseñaría para dirigir y modificar las células presentadoras de antígenos (CPA), lo que permitiría una inmunosupresión más específica y controlada.
El uso de nanopartículas también permitió al equipo administrar rapamicina mediante una inyección subcutánea, que descubrieron utiliza una vía metabólica diferente para evitar la gran pérdida de fármaco que se produce en el hígado tras la administración oral. Esta vía de administración requiere una cantidad significativamente menor de rapamicina para ser eficaz, aproximadamente la mitad de la dosis estándar.
Observaron unos efectos secundarios mínimos en los ratones y comprobó que la diabetes se erradicaba durante los 100 días que duró el ensayo
"Nos preguntamos si la rapamicina puede modificarse para evitar la supresión inespecífica de las células T y, en cambio, estimular una vía tolerogénica mediante la administración del fármaco a diferentes tipos de células inmunitarias --recuerda Scott--. Al cambiar los tipos de células a los que se dirige, realmente cambiamos la forma en que se lograba la inmunosupresión".
El equipo, en el que también participa Jacqueline Burke, primera autora del estudio y becaria de investigación de la Fundación Nacional de Ciencias e investigadora que trabaja con Scott y Ameer en el Centro de Ingeniería Regenerativa Avanzada (CARE), probó la hipótesis en ratones, introduciendo la diabetes en la población antes de tratarlos con una combinación de trasplante de islotes y rapamicina, administrada mediante el régimen oral estándar de 'Rapamune' y su formulación de nanotransportador.
Observaron unos efectos secundarios mínimos en los ratones y comprobó que la diabetes se erradicaba durante los 100 días que duró el ensayo; pero el tratamiento debería durar toda la vida del trasplante. El equipo también demostró que la población de ratones tratados con el fármaco nanoadministrado tenía una "respuesta inmunitaria robusta" en comparación con los ratones a los que se les administró un tratamiento estándar del fármaco.
"Este enfoque puede aplicarse a otros tejidos y órganos trasplantados, lo que abre nuevas áreas de investigación y opciones para los pacientes", resalta Ameer
El concepto de potenciar y controlar los efectos secundarios de los fármacos a través de la nanodistribución no es nuevo, apunta Scott. "Pero aquí no estamos potenciando un efecto, sino que lo estamos cambiando: al readaptar la vía bioquímica de un fármaco, en este caso la inhibición de mTOR por la rapamicina, estamos generando una respuesta celular totalmente diferente", precisa.
Este descubrimiento podría tener implicaciones de gran alcance. "Este enfoque puede aplicarse a otros tejidos y órganos trasplantados, lo que abre nuevas áreas de investigación y opciones para los pacientes", resalta Ameer. Ahora "estamos trabajando para llevar estos resultados tan emocionantes un paso más cerca del uso clínico".
Scott ha iniciado el proceso de patentar el método y colaborar con socios industriales para, en última instancia, llevarlo a la fase de ensayos clínicos. La comercialización de su trabajo solucionaría los problemas que siguen planteando nuevas tecnologías como los islotes pancreáticos derivados de células madre de Vertex para el tratamiento de la diabetes.