Un equipo de investigación encabezado por el profesor Timo Otonkoski en la Universidad de Helsinki, en colaboración con Diego Balboa, investigador posdoctoral del CIBERDEM en el CRG, anteriormente estudiante de doctorado en el laboratorio del profesor Otonkoski, ha llevado a cabo esfuerzos pioneros para optimizar la funcionalidad de las células pancreáticas producidas a partir de células madre.
En un artículo publicado en Nature Biotechnology el grupo ha demostrado que las células madre pueden formar células beta con elevado nivel de funcionalidad, que se parecen mucho a los islotes pancreáticos normales, tanto en términos de estructura como de función
“Nuestro estudio muestra que la secreción de insulina se regula de manera adecuada en las células, y que las células responden a los cambios en el nivel de glucosa incluso mejor que los islotes pancreáticos aislados de donantes de órganos que se usaron como controles”, afirma Väinö Lithovius, miembro del grupo de investigación de la Universidad de Helsinki.
“Se trata de un avance importante para transformar las células madre y convertirlas en piezas de repuesto para reemplazar las células beta del páncreas destruidas o estropeadas, que son las causantes de la diabetes. Aunque queda trabajo por hacer, estos hallazgos nos acercan un paso más al tratamiento de personas con diabetes con células beta derivadas de células madre, algo que ya no pertenece al ámbito de la ciencia ficción”, afirma Diego Balboa.
Durante mucho tiempo se ha intentado producir células beta funcionales a partir de células madre para usarlas en los trasplantes, lo que poco a poco está haciendo posible que este tratamiento se convierta en realidad. Sin embargo, las células beta producidas a partir de células madre hasta ahora han sido inmaduras, ya que no regulaban bien la secreción de insulina. Esto podría explicar por qué algunos de los ensayos clínicos de estos tratamientos con células inmaduras que se han llevado a cabo en Estados Unidos no hayan logrado grandes avances.
En este trabajo, el equipo científico demostró la función de las células beta derivadas de células madre tanto en cultivos celulares como en estudios con ratones. En ratones, los investigadores demostraron que las células beta derivadas de células madre trasplantadas comenzaron a controlar de manera efectiva el metabolismo de la glucosa.
“Los niveles de glucosa en sangre son más altos en ratones que en humanos, aproximadamente entre 8 y 10 milimolar. Después del trasplante de células, el nivel disminuyó al que se había observado en humanos, aproximadamente de 4 a 5 milimolar. Se mantuvo en este nivel, lo que demuestra que el trasplante derivado de células madre era capaz de regular a largo plazo los niveles de glucosa en sangre en ratones”, dice la investigadora de la Universidad de Helsinki Jonna Saarimäki-Vire, responsable del trasplante de células.
El estudio de la función de las células beta publicado hoy es el más completo en el campo hasta la fecha. Además de la secreción de insulina, el equipo científico investigó la funcionalidad de los sistemas que regulan la secreción de insulina, incluidos el metabolismo y los canales iónicos, y también conectaron los hallazgos con la expresión génica en las células individuales.
Según Diego Balboa, los islotes derivados de células madre también son útiles para estudiar los mecanismos de la patología que subyace la diabetes, trabajo que sigue desarrollando en el CRG: “Podemos generar millones de estas células en el laboratorio y hacer preguntas sobre qué defectos en los genes y la maquinaria celular hacen que las células fallen, lo que nos ayuda a desentrañar las causas moleculares precisas de la diabetes y a identificar nuevas dianas terapéuticas. También usamos las células para explorar los efectos de nuevos medicamentos para tratar la diabetes”.
“Nuestro estudio ayudará a mejorar aún más la producción de islotes de células madre, lo que facilitará su uso en modelos de enfermedades y terapias celulares”, concluye Timo Otonkoski.
Artículo de referencia
Balboa, D., Barsby, T., Lithovius, V. et al. Functional, metabolic and transcriptional maturation of human pancreatic islets derived from stem cells. Nat Biotechnol (2022). https://doi.org/10.1038/s41587-022-01219-z
