La biologia sintètica: nova estratègia per al tractament de la diabetis tipus 1

El Centre per a la Innovació de la Diabetis Infantil - San Joan de Déu (CIDI) i la Universitat Pompeu Fabra (UPF) col·laboren des de 2012 per a generar una nova via de tractament de la diabetis tipus 1. 

La nova línia de recerca se centra en la creació d’un dispositiu cel·lular regulador de la glucèmia. Aquest nou sistema viu està format per un conjunt de cèl·lules no pancreàtiques modificades genèticament amb la capacitat de detectar els nivells de glucosa de l’organisme i secretar insulina o glucagó com a resposta.

"Estem estudiant una nova estratègia per al tractament de la diabetis tipus 1 basada en la biologia sintètica”, explica Javier Macía, investigador del Departament de Ciències Experimentals i de la Salut de la UPF i coordinador de la recerca que promou CIDI.

La biologia sintètica és un nou camp d'investigació que combina ciència i enginyeria. El seu objectiu és el disseny i construcció de dispositius biològics. Aquests dispositius biològics estan formats per conjunts de cèl·lules que es reprogramen per aconseguir que realitzin una determinada funció.

A diferència dels dispositius electrònics, aquests nous dispositius estan construïts amb “components” vius. Parlen el mateix llenguatge de la vida, el que permet la seva interacció directa amb un organisme viu. “Això fa que tinguin un potencial enorme per a possibles aplicacions biomèdiques i que, mica en mica, es vagin convertint en una realitat”, comenta Macía.

La recerca que impulsa CIDI utilitza els darrers avenços en enginyeria molecular i cel·lular en combinació amb les potents eines computacionals de que disposem en l’actualitat i planteja una nova forma d’entendre i abordar la diabetis tipus 1.

Un procediment complex en fase d’experimentació

Per crear un dispositiu cel·lular regulador de la glucèmia es requereix:

1. Introduir en aquestes cèl·lules la capacitat de secretar insulina o glucagó a través dels gens corresponents. 
2. Identificar i reprogramar el sistema natural de les cèl·lules per tal de detectar i discriminar els nivells de glucosa. D’aquesta manera es vol aconseguir que les cèl·lules detectin els nivells de glucosa del medi i, mitjançant el que s’anomena un circuit genètic, activin l’expressió dels gens d’insulina i glucagó en funció d’aquest nivells de glucosa detectats.osa detectados.
3. Un cop creat aquest dispositiu cal estudiar el seu funcionament en un entorn fluctuant que simuli l’organisme d’una persona amb diabetis atès que els nivells d’insulina i glucagó depenen dels nivells de glucosa de l’organisme, i a la vegada els nivells de glucosa del organisme depenen dels nivells d’insulina i glucagó, formant un cicle variable.
4. Per aconseguir aquest objectiu s’ha creat un innovador sistema informàtic experimental que descriu el comportament d’un organisme diabètic. Això facilita que els investigadors puguin experimentar els efectes d’aquest dispositiu cel·lular regulador de la glucèmia en un entorn virtual, com a pas previ a una futura implementació en organismes reals.
    
   Un cop les cèl·lules i l’ordinador estan intercomunicats, l’ordinador pot modificar el nivells de glucosa que detecta el dispositiu cel·lular imitant els nivells que tindria una persona amb diabetis. Aquest innovador sistema experimental permet avaluar la funcionalitat dels dispositius cel·lulars i realitzar canvis en el seu disseny per tal d’optimitzar-lo.

Tot i els resultats positius obtinguts en els experiments realitzats amb cèl·lules al laboratori, encara queda molt camí perquè aquesta recerca sigui aplicable en persones. Abans d’arribar a aquest punt queda molta feina per fer, com explorar quin tipus de cèl·lules humanes són les més adients per implementar aquest sistema i com funciona aquest nou sistema en organismes reals com ratolins de laboratori o d’altres models animals. 

Gràcies al teu suport podrem avançar en el coneixement de la diabetis tipus 1.