La biología sintética: nueva estrategia para el tratamiento de la diabetes tipo 1

El Centro para la Innovación de la Diabetes Infantil - San Joan de Déu (CIDI) y la Universitat Pompeu Fabra (UPF) colaboran desde 2012 para generar una nueva vía de tratamiento de la diabetes tipo 1. 

La nueva línea de investigación se centra en la creación de un dispositivo celular regulador de la glucemia. Este nuevo sistema vivo está formado por un conjunto de células no pancreáticas modificadas genéticamente con la capacidad de detectar los niveles de glucosa del organismo y secretar insulina o glucagón como respuesta. 

"Estamos estudiando una nueva estrategia para el tratamiento de la diabetes tipo 1 basada en la biología sintética", explica Javier Macía, investigador del Departamento de Ciencias Experimentales y de la Salud de la UPF y coordinador de la investigación que promueve CIDI. 

La biología sintética es un nuevo campo de investigación que combina ciencia e ingeniería. Su objetivo es el diseño y construcción de dispositivos biológicos. Estos dispositivos biológicos están formados por conjuntos de células que se reprograman para conseguir que realicen una determinada función. 

A diferencia de los dispositivos electrónicos, estos dispositivos están construidos con "componentes" vivos. Hablan el mismo lenguaje de la vida, lo que permite su interacción directa con un organismo vivo. "Esto hace que tengan un potencial enorme para posibles aplicaciones biomédicas y que, poco a poco, se vayan convirtiendo en una realidad", comenta Macía. 

La investigación que impulsa CIDI utiliza los últimos avances en ingeniería molecular y celular en combinación con las potentes herramientas computacionales de que disponemos en la actualidad y plantea una nueva forma de entender y abordar la diabetes tipo 1. 

Un procedimiento complejo en fase de experimentación

Para crear un dispositivo celular regulador de la glucemia se requiere:

1. Introducir en estas células la capacidad de secretar insulina o glucagón a través de los genes correspondientes.
2. Identificar y reprogramar el sistema natural de las células para detectar y discriminar los niveles de glucosa. De esta manera se quiere conseguir que las células detecten los niveles de glucosa del medio y, mediante lo que se llama un circuito genético, activen la expresión de los genes de insulina y glucagón en función de este niveles de glucosa detectados.
3. Una vez creado este dispositivo hay que estudiar su funcionamiento en un entorno fluctuante que simule el organismo de una persona con diabetes dado que los niveles de insulina y glucagón dependen de los niveles de glucosa del organismo, ya la vez los niveles de glucosa del organismo dependen de los niveles de insulina y glucagón, formando un ciclo variable. 
4. Para conseguir este objetivo se ha creado un innovador sistema informático experimental que describe el comportamiento de un organismo diabético. Esto facilita que los investigadores puedan experimentar los efectos de este dispositivo celular regulador de la glucemia en un entorno virtual, como paso previo a una futura implementación en organismos reales. 

   Una vez las células y el ordenador están intercomunicados, el ordenador puede modificar los niveles de glucosa que detecta el dispositivo celular imitando los niveles que tendría una persona con diabetes. Este innovador sistema experimental permite evaluar la funcionalidad de los dispositivos celulares y realizar cambios en su diseño para optimizarlo. 

A pesar de los resultados positivos obtenidos en los experimentos realizados con células en el laboratorio, aún queda mucho camino para que esta investigación sea aplicable en personas. Antes de llegar a este punto queda mucho trabajo por hacer, como explorar qué tipo de células humanas son las más adecuadas para implementar este sistema y cómo funciona este nuevo sistema en organismos reales como ratones de laboratorio o de otros modelos animales. 

Gracias a tu apoyo podremos avanzar en el conocimiento de la diabetes tipo 1.