Nova tecnologia de transplante poderia beneficiar pacientes com diabetes tipo 1

Amostras do hidrogel a ser implantado nas mãos da autora da pesquisa

A combinação de um novo material de hidrogel com uma proteína que aumenta o crescimento dos vasos sanguíneos pode melhorar a taxa de sucesso para o transplante de células de ilhotas produtoras de insulina em pessoas com diabetes tipo 1. Em um modelo animal, a técnica aumentou a taxa de sobrevivência das células produtoras de insulina transplantadas, restaurando a produção de insulina em resposta aos níveis de glicose no sangue e curando esses animais diabéticos.

A tecnologia também pode ajudar os pacientes que devem ter o pâncreas removido devido a pancreatite grave, uma doença inflamatória. Usando a combinação de material e proteína, os pesquisadores avaliaram vários locais para implantar os grupos de células de ilhotas, a primeira vez que foi feita uma comparação direta de locais de transplante.

“Criamos um material que pode ser usado para transplantar ilhotas e promover a vascularização e a sobrevivência das ilhotas para melhorar sua função”, disse Andrés García, Professor na Escola Woodruff de Engenharia Mecânica do Georgia Institute of Technology. “Estamos muito entusiasmados com isso porque poderia ter benefícios imediatos para o paciente se isso for bem sucedido em seres humanos”.

A pesquisa, apoiada pela Fundação de Pesquisa sobre Diabetes Juvenil e os Institutos Nacionais de Saúde, foi relatada em 2 de junho na revista Science Advances.

Diabetes tipo 1 afeta milhões

Cerca de 1,25 milhões de americanos têm diabetes tipo 1, também conhecido como diabetes juvenil, uma doença caracterizada pela incapacidade do organismo para produzir insulina. Para controlar a doença, os pacientes devem freqüentemente testar seus níveis de glicose e injetar insulina para manter o equilíbrio adequado. Mas alguns pacientes sofrem episódios hipoglicêmicos com risco de vida e a doença tem outras conseqüências sérias para a saúde.

Usando células de cadáveres, os médicos têm transplantado experimentalmente ilhotas pancreáticas para seres humanos por décadas, mas até 60 por cento dos ilhéus transplantados morrem imediatamente porque são cortados do suprimento de sangue e são mortos por uma resposta imune devido a injeção direta na corrente sanguínea e aqueles que sobrevivem ao transplante geralmente morrem dentro de vários meses. Nos testes feitos até agora, as ilhotas foram colocadas na vasculatura do fígado, que tem um fornecimento de sangue significativo – mas pode não ser a localização ideal devido ao ambiente imune hostil.

Engenharia de uma nova solução

Então García e colaboradores, incluindo o pesquisador pós-doutorado da Georgia Tech e a primeira autora Jessica Weaver, buscaram a engenharia de uma nova abordagem para o transplante das células. Eles desenvolveram um novo material de polímero de hidrogênio degradável usado para fornecer as células à medida que elas são injetadas no corpo. E incorporaram no gel uma proteína conhecida como fator de crescimento endotelial vascular (VEGF), que estimula o crescimento de vasos sanguíneos nas células transplantadas.

“As ilhotas transplantadas precisam de muita oxigenação e uma conexão com o sistema circulatório do corpo para detectar os níveis de glicose e transportar a insulina”, observou García. “Além de proteger as ilhotas, nosso material de engenharia promove a formação de novos vasos sanguíneos para nutrir as células”.

O VEGF foi experimentado antes, mas em quantidades muito grandes, estimula o crescimento de vasos sanguíneos com vazamento que não proporcionam oxigenação à longo prazo. Pouco VEGF não produz vasos suficientemente rápidos para manter as ilhotas transplantadas, que são cachos contendo centenas de células. Sem vasculatura suficiente nos cachos, as células no centro não sobrevivem.

Weaver usou ratos diabéticos para comparar locais no corpo onde as células transplantadas poderiam ser colocadas. Ela estudou locais no fígado, sob a pele, nas regiões do mesentério perto dos intestinos e em uma almofada de gordura epidídima no abdômen.

Jessica Weaver e o Professor Andrés Garcia trabalhando em seu laboratório na Georgia Tech

Potencial para tratar mais pacientes

“Nós fomos capazes de estudar os locais de transplantes em paralelo e realmente olhamos os prós e contras de cada um para comparar as taxas de sobrevivência das células em cada área”, disse Weaver. “As células das ilhotas são muito preciosas porque recebemos poucas destas de cada doador. Precisamos que todas sobrevivam para ajudar um paciente com diabetes tipo 1 a sair da insulina injetada”.

Na localização do fígado, são necessários apenas três doadores para obter suficientes ilhotas transplantáveis ​​para fornecer controle de glicose em um único paciente. Se os pesquisadores pudessem reduzir a perda de células, poderiam um dia tratar dois ou mesmo três vezes mais pacientes para este número limitado de doadores provenientes de cadáveres disponíveis, observou García.

Avaliando a Técnica

Weaver estudou os modelos animais por até 100 dias e descobriu que os cachos de ilhéus transplantados com hidrogel e VEGF desenvolveram muitos vasos sanguíneos quando enxertados em seus novos locais. Como esperado, o material de hidrogel desapareceu e foi substituído por tecido novo que cresceu ao redor das ilhotas.

Para rastrear a viabilidade à longo prazo das células das ilhotas, ela usou células com um gene que produz uma luminescência verde quando excitado por certos comprimentos de onda da luz. Medindo o sinal retornado dos locais de transplante, ela conseguiu determinar quantas células sobreviviam. Introduzindo um corante na corrente sanguínea, permitiu-lhe imaginar a crescente vasculatura em torno das ilhotas.

A almofada de gordura abdominal acabou por fornecer a localização ideal de transplante. Nos seres humanos, a estrutura equivalente é chamada de omento, uma região rica em vasos sanguíneos que outros pesquisadores estão avaliando como um local de transplante de ilhotas. Caso a técnica seja utilizada em seres humanos, as células podem ser colocadas lá de forma laparoscópica em um procedimento minimamente invasivo. O hidrogel seria injetado em forma líquida e seria polimerizado no local do transplante, criando um gel flexível que seria modelado às estruturas corporais para melhorar as conexões dos vasos sanguíneos e a integração dos tecidos.

Qual é o próximo

Na próxima etapa, García e Weaver desejam estudar a técnica em animais maiores. Depois disso, ensaios clínicos em humanos seriam necessários para mostrar se a combinação de material de hidrogel e proteína beneficiaria pacientes com diabetes tipo 1. Em última análise, os pesquisadores esperam que as células-tronco possam fornecer uma fonte de ilhotas que possa ser transplantada sem a necessidade de ilhéus de doadores de cadáveres e supressão do sistema imunológico.

Weaver, pesquisadora do Diabetes Research Institute antes de se juntar à Georgia Tech, disse que ficou surpresa com a eficiência da nova tecnologia. A imagem forneceu uma visão clara do crescente sistema vascular que envolve os aglomerados de ilhotas.

“Quando começamos a fazer a imagem, tenho certeza de que gritei pela primeira vez que vi”, disse Weaver. “Foi tão lindo ver a vasculatura. Eu não esperava ver um crescimento tão perfeito de vasos sanguíneos nas ilhotas”.

 

Fonte :

 

http://www.news.gatech.edu/


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