Toulouse, Francia – El trasplante de islotes pancreáticos se ofrece desde 2020 en una decena de centros franceses certificados, pero sus numerosas limitaciones obligan a los científicos a recurrir a la bioingeniería celular y tisular.
Entre hazañas, promesas y decepciones de la micro, nano y macroencapsulación, vivimos momentos históricos en 2024, contados por el Padre Sandrine Lablanche (Clínica de Endocrinología, Diabetología y Enfermedades Metabólicas, CHU Grenoble Alpes) en congreso de la Sociedad Francófona de Diabetes (Toulouse, 20-23 de marzo de 2024) [1].
Trasplante de islotes: persisten varias limitaciones
El trasplante de islotes de Langerhans productores de insulina ha recibido la aprobación del Alta Autoridad Sanitaria (HAS) en 2020 para tratar la diabetes tipo 1 (DT1) [2]. “Sus resultados metabólicos ya no necesitan ser demostrados”, resume la profesora Sandrine Lablanche: mejora el equilibrio glucémico, reduce la variabilidad glucémica, protege contra las hipoglucemias graves y hace que un cierto número de pacientes sean insulinodependientes, por el momento, de forma transitoria y aún perfectible. »
Hoy en día persisten varias limitaciones, en particular la relativa al origen de las células, lo que la convierte en una técnica que consume mucho páncreas (2 a 3 infusiones de islotes de varios donantes por paciente).
Por otra parte, la inmunosupresión esencial a largo plazo es causa de toxicidad directa sobre el injerto (por inhibidores de la calcineurina sobre las células beta con efecto sobre la capacidad secretora de los islotes y alteración de su viabilidad), pero también sobre el receptor. (aumento de peso, resistencia a la insulina, riesgo metabólico, hipertensión, toxicidad renal, dislipidemia, riesgos cardiovasculares, infecciosos y neoplásicos).
También es inevitable la pérdida de funcionalidad del injerto, multifactorial, ligada a la pérdida de la matriz, a los fenómenos de hipoxia aguda y crónica, pero también inflamatorios. También se debe a la recurrencia de la autoinmunidad con recurrencias genuinas de diabetes tipo 1 en el injerto de islotes y está expuesto al rechazo alogénico.
En otras palabras, el equilibrio beneficio/riesgo en esta etapa no favorece el trasplante de islotes en un individuo diabético tipo 1 que está bien equilibrado en términos de niveles de azúcar en sangre.
Al inicio del páncreas bioartificial: microencapsulación
Por lo tanto, fue necesario recurrir al páncreas bioartificial, cuyas especificaciones son muy estrictas, incluida la necesidad de una fuente ilimitada de células beta, la capacidad de garantizar un suministro endógeno de insulina prolongado, incluso de por vida, y el de la revascularización o pre-pancreas. vascularización para garantizar un suministro óptimo de oxígeno y nutrientes, así como una máxima biocompatibilidad para prevenir cualquier reacción inflamatoria y fibrosis de los dispositivos, pero también con respecto al contenido celular para garantizar la funcionalidad de los islotes.
Así, desde mediados de los años 1990 se han imaginado soluciones, incluida la microencapsulación de islotes, con eficiencia metabólica obtenida en animales y una prueba de concepto única en humanos. Sin embargo, el experimento, que permitió lograr la dependencia de la insulina durante 9 meses, nunca se ha vuelto a reproducir desde entonces. [3].
A mediados de la década de 2000, varias series pequeñas observaron resultados bastante positivos en términos de protección inmunológica, pero resultados mixtos en términos de metabolismo. [4].
En particular, se llevó a cabo un estudio con cuatro pacientes que recibieron un trasplante intraperitoneal de islotes humanos microencapsulados. Al cabo de tres años, los pacientes volvieron a secretar péptido C endógeno tanto en reposo como tras estimulación, con prevención de hipoglucemias graves, mejoría de la hemoglobina glucosilada entre el 1 y el 1,5%, reducción de dosis de 10 Ul de insulina y falta de inmunización. [5].
Algunos dispositivos de macroencapsulación han alcanzado niveles de madurez suficientemente altos como para someterse a estudios clínicos de fase 1 y 2.
Crea un microambiente para la isla desde cero.
Con el fin de reforzar la viabilidad y funcionalidad de las células beta, la investigación persiguió el objetivo de reconstituir un microambiente para el islote, enriqueciendo la cápsula en matriz extracelular (MEC), un hidrogel obtenido a partir de páncreas humano descelularizado. [6].
Una publicación en animales demostró que era posible utilizar una MEC descelularizada (MEC liofilizada en forma de hidrogel) para encapsular islotes con una mejora en el estado metabólico de los ratones y un mayor número de ratones alcanzando normoglucemia, en comparación con el trasplante de islotes en cápsulas de alginato solas [7].
Se han desarrollado otros procesos, todavía con la idea de la microencapsulación, como recubrir microcápsulas con compuestos de polietilenglicol (PEG) y enriquecerlas con portadores de oxígeno (nanopartículas perfluoradas, por ejemplo).
Una publicación publicada a finales de 2023 combinó las dos tecnologías para limitar tanto la fibrosis de la cápsula como la producción de citocinas proinflamatorias alrededor del borde capsular. [8].
Según los autores, esta solución integra el efecto “sigilo” basado en copolímeros de polietilenglicol y el alto rendimiento de transporte de oxígeno de las nanopartículas fluoradas. El poli(l-lisina)-poli(etilenglicol) policatiónico injertado se reviste así sobre la superficie de las microcápsulas de alginato mediante interacción electrostática, para resistir la adhesión del fibrinógeno y evitar una fibrosis excesiva alrededor de las microcápsulas, pero también para aislar la sistema inmunológico del huésped. De ahí el “efecto sigiloso” de las células de los islotes microencapsuladas.
Además, la carga concomitante de “nanoportadores” a base de fluoruro les proporciona una mayor capacidad de transporte de oxígeno y un suministro continuo de oxígeno, prolongando así la supervivencia de las células de los islotes. Las células de los islotes intracapsulares exhibieron una viabilidad celular similar y una función de secreción de insulina casi normal incluso en cultivos a largo plazo en condiciones hipóxicas.
“Los resultados son prometedores: se ha observado una reducción de la activación de los macrófagos y de la producción de citocinas”, explica el profesor Lablanche, “así como una mejor supervivencia celular en un entorno hipóxico en presencia de nanopartículas perfluoradas, con una mejor secreción de insulina en respuesta a la glucosa. »
Paralelamente a esta investigación, se ha desarrollado la tecnología de nanoencapsulación. La idea es colocar una capa lo más cerca posible o incluso en contacto con la isla, con la idea de reducir el volumen dentro de la cápsula. Estas monocapas pueden funcionalizarse con, por ejemplo, factores proangiogénicos para promover la vascularización alrededor del islote, o factores inmunomoduladores, etc.[9].
Así, se llevaron a cabo experimentos in vitro e in vivo con islotes pancreáticos humanos aislados, recubiertos con una nanoencapsulación multicapa utilizando polímeros con diferentes cargas (quitosano y poli(estirenosulfonato) de sodio) hasta 9 capas. Los islotes nanoencapsulados pudieron mantener la secreción fisiológica de insulina estimulada por la glucosa. Positivamente, la toxicidad inducida por palmitato o citoquinas se redujo en los islotes nanorevestidos [10].
Macroencapsulación, un concepto atractivo para confinar el injerto de islotes
Éste es, según el profesor Lablanche, el concepto más prometedor: en la macroencapsulación, los islotes ya no están envueltos individualmente en una cápsula de gel, sino encerrados juntos en una macrocámara, confinando así el injerto. Se han establecido pruebas de concepto y eficacia metabólica en animales, así como pruebas de concepto en humanos, aunque un poco “ligeras” en esta etapa. [11].
Los dispositivos ViaCyte (Vertex) son probablemente los más avanzados con estudios clínicos que explotan los trasplantes de progenitores pancreáticos derivados de células madre embrionarias. El primer estudio clínico con un dispositivo ViaCyte VC-01 (2014) [12], sin inmunosupresión, mostró seguridad en su uso pero observó fibrosis masiva del dispositivo con necrosis celular de su contenido. No se midió ninguna secreción endógena de insulina (ni péptido C) en el receptor.
Un segundo estudio (VC-02) utiliza el mismo concepto, pero esta vez crea grandes poros en la macrocámara para permitir la vascularización del contenido celular, lo que impone una inmunosupresión al receptor.
Según datos preliminares de un estudio abierto de fase 1/2 en curso en humanos, 6 de los 17 pacientes con diabetes tipo 1 incluidos, o el 35%, presentaron un nivel positivo de péptido C bajo estimulación a partir de los 6 meses posteriores a la implantación, sin diferencias significativas en los criterios metabólicos. . Cuando se explantaron los injertos, el 63% de los explantes expresaron péptido C y se secretó insulina endógena entre 3 y 12 meses después de la implantación. El contenido estaba vascularizado.
“En esta fase de la investigación”, resume el profesor Lablanche, “algunos dispositivos de macroencapsulación, incluido este último, han alcanzado niveles de madurez suficientemente altos como para someterse a estudios clínicos de fase 1 y 2”.
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Enlaces de interés: Profesora Sandrine Lablanche: Abbott
