Más de 589 millones de adultos viven con diabetes en el mundo, una cifra que representa el 11,1% de la población adulta global y que, según la Federación Internacional de Diabetes, trepará a 853 millones hacia 2050. De ese universo, más de 9 millones padecen diabetes tipo 1, la variante en que el propio sistema inmunitario destruye las células productoras de insulina, y en 2024 la enfermedad causó más de tres millones de muertes.
Todos esos pacientes dependen de insulina artificial o de tratamientos que, en muchos casos, someten al organismo a efectos secundarios graves. Es en este panorama que la terapia celular, que consiste en trasplantar islotes pancreáticos, los grupos de células que producen insulina, representa una de las alternativas más prometedoras frente a ese panorama.
Un obstáculo persistente ha frenado su aplicación masiva: el sistema inmunitario del receptor ataca y destruye las células donadas, lo que obliga a los pacientes a tomar inmunosupresores de por vida, fármacos que debilitan las defensas del organismo y elevan el riesgo de infecciones graves, daño renal e incluso de cáncer.
Un equipo de investigadores de Penn State encontró una forma de sortear ese problema sin recurrir a esos medicamentos. La solución se inspira en uno de los mecanismos más antiguos de la biología: la cubierta protectora que rodea naturalmente al óvulo humano.
Según un estudio publicado en la revista Nature Biomedical Engineering, los científicos fabricaron una cápsula ultrafina de hidrogel, un material de consistencia gelatinosa, capaz de envolver las células trasplantadas y ocultarlas al sistema inmune del mismo modo en que la zona pelúcida, la membrana natural del óvulo, lo resguarda durante la fecundación.
El hallazgo central es que los islotes recubiertos con esa cápsula restauraron los niveles de azúcar en sangre de ratones diabéticos en menos de una semana. La mayoría de esos animales se mantuvo libre de la enfermedad durante más de 100 días sin necesidad de inmunosupresores, frente a los que recibieron islotes sin recubrimiento, cuya protección se perdió en una semana o incluso antes.
Una cápsula inspirada en la naturaleza
La zona pelúcida es una estructura de proteínas que recubre el exterior del óvulo y lo protege de agresiones externas durante la fertilización. El equipo de Penn State tomó ese principio biológico como modelo y lo trasladó al laboratorio para fabricar una cubierta artificial que imite ese comportamiento en células terapéuticas, a la que denominaron zona pelúcida biomimética, o BZP.
El proceso de recubrimiento se apoya en aptámeros, moléculas de material genético que reconocen y se adhieren con gran precisión a estructuras específicas de la superficie celular, como llaves diseñadas para una cerradura única.
Esas moléculas guían y fijan los componentes del hidrogel directamente sobre la membrana de las células, de modo que la cápsula se forma de manera espontánea y uniforme. El resultado es una película de apenas 20 micrómetros de grosor, unas cinco veces más delgada que un cabello humano, que se genera sin someter a las células a condiciones agresivas ni alterar su funcionamiento.
“Nuestro cuerpo es asombroso. Al imitar el recubrimiento natural y ultrafino que forman las proteínas sobre los óvulos, podemos fortalecer y camuflar células para el trasplante terapéutico”, afirmó Kyungsene Lee, primer autor del estudio y posdoctorante en la Escuela de Medicina de Harvard, quien obtuvo su doctorado en ingeniería biomédica en Penn State, según el comunicado de prensa institucional.
La cápsula es permeable: aunque blinda a las células frente al sistema inmunitario, no las aísla por completo, sino que permite que las moléculas terapéuticas, como la insulina, atraviesen la membrana y lleguen al torrente sanguíneo. Esa selectividad es lo que distingue a la BZP de otros enfoques de encapsulación y lo que hace posible que las células sigan cumpliendo su función dentro del organismo receptor.
Ocho años de desarrollo y resultados en ratones
El proceso no fue inmediato. Yong Wang, profesor de ingeniería biomédica y autor principal del trabajo, explicó en el comunicado de prensa que el equipo tardó ocho años en perfeccionar una capa de hidrogel lo suficientemente delgada como para ajustarse a la superficie curva de células vivas sin comprometer su funcionamiento.
Una vez resueltos esos problemas técnicos, los investigadores recubrieron islotes con BZP y los trasplantaron en un grupo de ratones diabéticos con sistemas inmunitarios intactos. Los animales tratados recuperaron niveles saludables de glucosa en sangre en el transcurso de una semana y la mayoría se mantuvo libre de diabetes durante más de 100 días sin recibir inmunosupresores, según se detalla en el estudio.
Los ratones del grupo de control, que recibieron islotes sin recubrimiento, perdieron esa protección en una semana o antes, un resultado que pone de relieve cuánto importa la cápsula protectora.
“Los islotes donantes son atacados y destruidos por el sistema inmunitario del paciente. Las opciones de tratamiento existentes requieren que los pacientes tomen inmunosupresores de forma continua para frenar esa respuesta, lo que puede derivar en efectos secundarios graves, incluido el cáncer”, señaló Wang, quien ocupa además la cátedra Dorothy Foehr Huck y J. Lloyd Huck en Medicina Celular, según el comunicado de prensa institucional.
Proyecciones más allá de la diabetes
Wang subrayó que la plataforma BZP no se limita al tratamiento de la diabetes. A largo plazo, y tras más investigación, refinamiento y ensayos clínicos, la tecnología podría aplicarse a una variedad amplia de enfermedades.
“Esta técnica podría ser útil para preparar células que resistan enfermedades crónicas, o para estimular el crecimiento celular y regenerar tejidos en órganos dañados o perdidos”, sostuvo Wang según el comunicado de prensa. “En términos sencillos, la BZP podría ser enormemente útil en un amplio espectro de aplicaciones en biomedicina”, agregó.
La terapia celular para tratar la diabetes es relativamente reciente: el primer tratamiento de ese tipo recibió la aprobación de la Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos (FDA) en 2023.
El enfoque desarrollado por Penn State se sitúa en ese contexto como una vía que podría prescindir de la inmunosupresión continua, uno de los factores que más limita la adopción de estos tratamientos en la práctica clínica. El equipo prevé continuar el estudio de la BZP para determinar con mayor precisión cuánto dura la protección que ofrece cada trasplante de islotes, antes de avanzar hacia etapas de mayor escala.
