La bioimpresión de islotes abre la puerta a un tratamiento más eficaz de la diabetes

Un estudio reciente publicado por investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang (POSTECH) abre la puerta a una investigación y un tratamiento más eficaces de la diabetes. El nuevo enfoque aprovecha la bioimpresión para recrear la maduración de los islotes pancreáticos. Este desarrollo tiene el potencial de ayudar a los científicos a comprender mejor las complejidades de la diabetes y salvar millones de vidas.

que es la diabetes

La diabetes es una enfermedad crónica que se caracteriza por niveles elevados de glucosa (azúcar) en la sangre. Esto ocurre porque el páncreas no produce suficiente insulina (una hormona que ayuda a transportar la glucosa del torrente sanguíneo a las células) o porque las células del cuerpo no responden adecuadamente a la insulina. La glucosa es una fuente vital de energía para el cuerpo, y la insulina desempeña un papel fundamental en la regulación de sus niveles.

Cuando este sistema falla, la glucosa se acumula en el torrente sanguíneo en lugar de ser utilizada eficientemente por las células. Con el tiempo, un nivel alto de azúcar en sangre persistente puede provocar complicaciones graves, como daños en los nervios, el corazón, los riñones, los ojos y los vasos sanguíneos.

A nivel mundial, la diabetes es una preocupación creciente. Según la Federación Internacional de Diabetes, aproximadamente el 10.5 % de la población adulta mundial padece alguna forma de la enfermedad. En Estados Unidos, datos recientes de los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC) estima Aproximadamente 38.1 millones de personas —aproximadamente el 11.6 % de la población— padecen diabetes. La probabilidad de desarrollar esta enfermedad aumenta con la edad, y la prevalencia tiende a ser mayor en los países desarrollados, aunque también aumenta considerablemente en las regiones en desarrollo.

Existen varios tipos de diabetes, pero los dos más comunes son el tipo 1 y el tipo 2.

La diabetes de tipo 1

La diabetes tipo 1 es una enfermedad autoinmune en la que el sistema inmunitario ataca y destruye por error las células beta productoras de insulina del páncreas. Como resultado, el cuerpo produce poca o ninguna insulina, lo que le impide regular los niveles de azúcar en sangre de forma natural. Esto provoca la acumulación de glucosa en el torrente sanguíneo.

La diabetes tipo 1 se diagnostica con frecuencia en niños y adultos jóvenes, por lo que históricamente se la ha denominado «diabetes juvenil». Sin embargo, puede desarrollarse a cualquier edad. Las personas con diabetes tipo 1 requieren tratamiento diario con insulina de por vida, ya que actualmente no existe cura. Esta forma de diabetes representa entre el 5 % y el 10 % de todos los casos diagnosticados.

La diabetes de tipo 2

La diabetes tipo 2 es la forma más común de diabetes a nivel mundial. Se produce cuando el cuerpo se vuelve resistente a la insulina o cuando el páncreas no produce suficiente insulina para satisfacer las necesidades del cuerpo. A diferencia de la diabetes tipo 1, que es autoinmune, la diabetes tipo 2 se asocia principalmente con factores de riesgo modificables, como el sobrepeso, la mala alimentación, la inactividad física y la hipertensión arterial, aunque la predisposición genética también influye.

La diabetes tipo 2 suele desarrollarse gradualmente, a menudo a lo largo de muchos años, y al principio puede pasar desapercibida. Los cambios en el estilo de vida, como una mejor alimentación, el aumento de la actividad física y el control del peso, son las primeras líneas de tratamiento y pueden reducir significativamente el riesgo o la progresión de la enfermedad. En algunos casos, también pueden ser necesarios medicamentos orales o terapia con insulina.

Investigaciones y tratamientos actuales para la diabetes

El tratamiento más común para la diabetes son las inyecciones de insulina o medicamentos que aumentan la sensibilidad del cuerpo a la insulina. Este enfoque ha demostrado ser eficaz para prevenir el empeoramiento de la enfermedad. Sin embargo, requiere inyecciones de por vida, lo que resulta en altos costos de tratamiento que nunca resuelven la causa de la enfermedad.

Al reconocer la falta de cura, los científicos han comenzado a intentar recrear las condiciones que permiten el desarrollo de la diabetes. En este tipo de investigación, se utilizan células madre para generar células pancreáticas. Estas células cultivadas en laboratorio permiten a los fabricantes de medicamentos y a los especialistas en tratamientos probar opciones sin necesidad de un paciente. Por lo tanto, son un componente vital en la lucha contra la diabetes.

Limitaciones de los tratamientos actuales para la diabetes

Años de investigación han demostrado que es muy difícil recrear el entorno del páncreas de forma lo suficientemente estable como para su uso en investigación y pruebas. En el pasado, los ingenieros observaron que las células pancreáticas derivadas de células madre (CM) cultivadas en laboratorio no se comportaban como sus contrapartes naturales.

Los investigadores determinaron que este comportamiento se debía a la falta de características clave presentes en el microambiente extracelular tridimensional y la perivasculatura del páncreas. Afortunadamente, un equipo de ingenieros innovadores ha propuesto un nuevo enfoque que resuelve este problema, abriendo la puerta a tratamientos más eficaces.

Descripción general del estudio POSTECH

El estudio "Bioimpresión de nichos específicos de islotes a medida para promover la maduración de islotes derivados de células madre"¹ Un artículo publicado en Nature Communications presenta un nuevo método para crear islotes pancreáticos. La estrategia se basa en una técnica de impresión que promueve la coordinación funcional de los islotes pancreáticos, la matriz extracelular (MEC) y la vasculatura.

Fuente – POSTECH

Islotes pancreáticos

Los islotes pancreáticos son responsables de secretar insulina para mantener los niveles de azúcar en sangre bajo control. Estos islotes albergan numerosas células hormonales endocrinas que desempeñan un papel vital en el desarrollo y el funcionamiento del cuerpo. Específicamente, aquí se encuentran las células β productoras de insulina, las células α productoras de glucagón y las células δ productoras de somatostatina.

Matriz extracelular (MEC)

Cabe destacar que los islotes pancreáticos se encuentran dentro de una matriz extracelular (MEC) repleta de proteínas y biomoléculas vitales para el crecimiento estructural y bioquímico de las células. Por lo tanto, cualquier alteración de la MEC puede afectar negativamente la producción de glucosa del organismo.

Cabe destacar que las investigaciones muestran que la matriz extracelular (MEC) está compuesta solo por alrededor del 2% de proteínas de la membrana basal (MB). Se ha descubierto que estas proteínas son cruciales en la producción de glucosa, donde son responsables de estabilizar la afinidad de unión de las células endocrinas a la MEC y la señalización de las integrinas.

Vasculatura

Una extensa red venosa irriga los islotes pancreáticos y la matriz extracelular (MEC). Esta vasculatura ayuda a suministrar a la MEC los nutrientes necesarios para mantener los islotes y su función principal: secretar insulina para reducir los niveles de azúcar en sangre.

El papel de la bioimpresión 3D en el estudio

La bioimpresión es una forma de impresión 3D que utiliza materiales vivos en crecimiento. Permite fabricar bioentornos complejos, ideales para pruebas e investigación. En este estudio, los ingenieros crean una guía geométrica basada en la bioimpresión para reconstruir la disposición espacial de las periferias de los islotes naturales.

La plataforma HICA-V

La nueva estrategia de impresión, denominada HICA-V, permite crear islotes derivados de células madre junto con estructuras vasculares, similares a las del cuerpo. Específicamente, el sistema utiliza guía geométrica para recrear el patrón espacial de las periferias de los islotes. Esta estrategia permitió a los ingenieros recrear las condiciones pancreáticas de forma que los islotes se desarrollaran completamente.

Además, el estudio detalla cómo el equipo diseñó mediante bioingeniería nichos pancreáticos similares a los de los tejidos vivos. Lograron esta tarea mediante la combinación adecuada de proteínas de la matriz extracelular y la membrana basal específicas del tejido pancreático.

PINE Bioink: Recreando el entorno pancreático

El equipo necesitaba crear un nuevo tipo de biotinta para lograr su objetivo de recrear las condiciones de los islotes pancreáticos. Para ello, el científico desarrolló una biotinta especializada llamada PINE (ECM similar al nicho periislote).

Cabe destacar que esta variante de tinta incluye componentes vitales para el crecimiento de los islotes, como una matriz extracelular (ECM) con proteínas de la membrana basal. Curiosamente, los ingenieros crean la tinta utilizando extractos de tejido pancreático real para obtener laminina y colágeno IV.

Procedimientos y pruebas experimentales

El equipo creó múltiples pruebas para garantizar la precisión de su descubrimiento. Comenzaron preparando tejido pancreático porcino descelularizado. También utilizaron un proceso de agregación con matraces de agitación para generar agrupaciones tipo islotes muy similares a las versiones naturales.

Resultados del estudio POSTECH

Los resultados de sus pruebas revelan que las células cultivadas en la plataforma HICA-V presentaron características comparables a las de los islotes nativos. Las versiones impresas mostraron una mayor producción de insulina. Además, los ingenieros lograron reproducir las respuestas patológicas observadas en la diabetes.

Los resultados demuestran que el método de impresión puede reproducir la estructura y función del páncreas endocrino humano. Esto permitió que las células impresas se desarrollaran plenamente hasta convertirse en islotes funcionales, abriendo la puerta a la investigación avanzada y a tratamientos innovadores.

Beneficios del tratamiento de la diabetes

Hay varios beneficios que hacen de esta investigación un gran descubrimiento. Por un lado, proporciona una opción de prueba estable y de fácil acceso para fabricantes de medicamentos y profesionales de la salud que buscan monitorear la eficacia de sus tratamientos.

Otra gran ventaja es la posibilidad de crear con una impresora 3D. Este método es más estable y de más fácil acceso. Además, proporciona resultados duplicables que pueden compartirse instantáneamente con otros investigadores que buscan crear islotes para sus estudios.

Conoce al equipo de investigación

El informe sobre el tratamiento de la diabetes fue dirigido por el profesor Jonah Jang de POSTECH. Además, Myungji Kim, Seungyeun Cho, Dong Gyu Hwang, In Kyong Shim, Song Cheol Kim, Jiwon Jang y Jinah Jang colaboraron en la investigación y redacción del artículo.

Cabe destacar que el proyecto recibió financiación de varias fuentes, incluida una subvención financiada por el Ministerio de Ciencia y TIC, el Fondo Coreano para Medicina Regenerativa financiado por el Ministerio de Ciencia y TIC, el Ministerio de Salud y Bienestar, y el Proyecto Alchemist financiado por el Ministerio de Comercio, Industria y Energía.

Solicitudes y plazos

Esta tecnología tiene varias aplicaciones. Por un lado, esta investigación y el método mejorado de impresión 3D constituirán una herramienta valiosa para la investigación y el desarrollo de fármacos contra la diabetes. Permitirá a los ingenieros probar sus fármacos en células vivas para garantizar un conocimiento completo de todos los efectos secundarios y su eficacia.

Esta maniobra debería acelerar el desarrollo de fármacos antidiabéticos y abrir la puerta a los trasplantes de islotes pancreáticos en pacientes que no producen insulina. Estas células también ayudarán a los científicos a comprender mejor cómo factores externos como la contaminación y el medio ambiente afectan a los islotes pancreáticos.

Dadas las graves afecciones médicas que puede provocar la diabetes, existe un apoyo considerable para impulsar este procedimiento en todas las fases de prueba y para que esté disponible al público lo antes posible. Por lo tanto, es posible que esta tecnología se introduzca en los próximos 5 años.

Empresas líderes en innovación en tratamientos para la diabetes

El tratamiento de la diabetes es un gran negocio y las farmacéuticas siguen invirtiendo considerablemente en crear mejores opciones. Desde empresas que ofrecen pruebas en casa hasta las que proporcionan medicamentos y tratamientos, existen numerosos actores en el sector de la atención médica para la diabetes. Aquí presentamos una empresa que ha logrado hacerse un hueco.

Halozyme Therapeutics, Inc

Terapéutica de halozimas (HALO -0.89%) Ingresó al mercado en 1998 con el objetivo de introducir nuevos métodos de administración de fármacos. La empresa tiene su sede en San Diego, California. Salió a bolsa en 2004 y, desde entonces, se ha convertido en una empresa líder en el sector biotecnológico.

Halozyme Therapeutics ofrece una variedad de productos, incluyendo innovadores métodos de administración de fármacos. Entre sus productos estrella se encuentran los mejores autoinyectores. Estas unidades se derivan de la enzima hialuronidasa humana recombinante patentada (rHuPH20), que permite la administración de productos biológicos inyectables directamente desde un dispositivo fácil de usar.

Quienes deseen acceder al sector sanitario deberían investigar más sobre Halozyme Therapeutics. La empresa cuenta con un historial de éxito comprobado y ha experimentado un crecimiento considerable en los últimos cinco años. Actualmente, HALO se encuentra en auge, y muchos analistas predicen que esta tendencia aumentará a medida que la empresa continúa perfeccionando e introduciendo nuevos productos.

Lo último en Halozyme Therapeutics

Un futuro más brillante para el tratamiento de la diabetes

Al examinar la importancia de esta investigación, es fácil ver que muchas personas podrían utilizar estos hallazgos para aliviar sus afecciones. La diabetes es una enfermedad grave, y a medida que el entorno y los hábitos alimenticios sigan empeorando, aumentará el número de personas que la padecen. Por lo tanto, este estudio ofrece una oportunidad única para comprender mejor cómo prevenir y eliminar la diabetes en el futuro.

Conozca otras tecnologías interesantes de HealthTec ahora.

Estudios referenciados:

^{1. Kim, M., Cho, S., Hwang, DG et al. Bioimpresión de nichos específicos de islotes a medida para promover la maduración de islotes derivados de células madre. Nat Commun 16, 1430 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-56665-5}