Parche cutáneo activa un nuevo interruptor genético para tratar la diabetes

El organismo regula su metabolismo de forma cuidadosa y continua, por ejemplo, con células especializadas en el páncreas que controlan constantemente los niveles de azúcar en sangre. Cuando el nivel de azúcar en sangre aumenta después de una comida, el cuerpo inicia una cascada de señales para reducirlo a niveles normales. Sin embargo, en las personas con diabetes, este mecanismo regulador ya no funciona correctamente. Como resultado, experimentan niveles altos de azúcar en sangre y deben medir sus niveles regularmente e inyectarse insulina para controlarlos. Este método, aunque efectivo, es menos preciso en comparación con la regulación natural del cuerpo.

Los investigadores se están centrando en terapias celulares, en las que modifican las células para restaurar las funciones metabólicas alteradas. Estas terapias requieren interruptores adecuados, diseñados mediante biotecnología, para que las células modificadas liberen mensajeros químicos que regulen el metabolismo. Ahora, los investigadores han desarrollado un interruptor genético que se puede activar con parches de nitroglicerina disponibles comercialmente. El objetivo a largo plazo es llevar esta terapia celular al mercado, aunque se necesitarán al menos diez años para lograrlo.

Los investigadores de la ETH de Zúrich (Suiza) han estado trabajando en terapias celulares con la esperanza de algún día tratar o incluso curar enfermedades metabólicas como la diabetes de forma personalizada y precisa. Para que estas terapias funcionen, los científicos modifican células humanas incorporando una red de genes que les otorga habilidades específicas. Luego, estas células se implantan bajo la piel, y la red genética se activa mediante un estímulo externo particular. Durante las últimas dos décadas, los investigadores han desarrollado diversos interruptores genéticos que responden a estímulos físicos como electricidad, ondas sonoras o luz. Ahora, el equipo de investigación de ETH ha creado una nueva variante, presentada en la revista Nature Biomedical Engineering.

Los investigadores consideran que esta última solución es el interruptor genético más avanzado que han creado. El interruptor se activa mediante nitroglicerina, una sustancia muy conocida y ampliamente utilizada, y su aplicación es sencilla: solo requiere aplicar un parche sobre la piel. Estos parches se pueden conseguir fácilmente en farmacias en diferentes tamaños. La nitroglicerina se difunde rápidamente desde el parche a la piel, donde interactúa con un implante que contiene células de riñón humano modificadas. Estas células están diseñadas para capturar la nitroglicerina y tienen una enzima que la convierte en óxido nítrico (NO), una molécula de señalización natural. En el cuerpo, el NO normalmente hace que los vasos sanguíneos se expandan, aumentando el flujo sanguíneo, pero se descompone en segundos, limitando su efecto a una zona muy localizada.

Las células modificadas del implante están diseñadas para que el NO desencadene la producción y liberación de GLP-1, un mensajero químico que mejora la secreción de insulina de las células beta del páncreas, lo que ayuda a regular el azúcar en sangre. El GLP-1 también induce una sensación de saciedad, lo que reduce la ingesta de alimentos. Este nuevo interruptor está hecho completamente de componentes humanos; no hay materiales de otras especies involucradas. El desarrollo de terapias celulares basadas en interruptores genéticos es un proceso complejo y requiere mucho tiempo. Hasta ahora, el enfoque se ha centrado principalmente en la diabetes, una de las enfermedades metabólicas más extendidas que afecta a una de cada diez personas. Sin embargo, estas terapias celulares también podrían aplicarse para tratar otras enfermedades metabólicas, autoinmunes o incluso neurodegenerativas, ya que todas requieren una regulación dinámica.

“Los desencadenantes físicos son interesantes porque no necesitamos utilizar moléculas que interfieran en los procesos propios del organismo”, afirma Martin Fussenegger, catedrático de Biotecnología y Bioingeniería del Departamento de Ciencias e Ingeniería de Biosistemas de la ETH de Zúrich. “Por eso creo que las terapias celulares electrogenéticas son las que tienen más posibilidades de implementarse. En cuanto a los interruptores químicos, creo que la nueva solución está en la primera posición”.