Ejemplo de Terapia génica en Diabetes mellitus (Tipo 2)

EJEMPLO DE TERAPIA GÉNICA EN DIABETES MELLITUS (Tipo 2)

La terapia génica para curar la diabetes se presenta como una buena alternativa a los métodos convencionales. Mediante la biotecnología se pretende curar la enfermedad restaurando la liberación endógena de insulina o modificando las concentraciones de glucosa en sangre dependiendo de las necesidades de los pacientes o del tipo de diabetes (I o II)

Sin embargo, son los pacientes con diabetes tipo 2 quienes presentan ventajas respecto a la terapia génica. En los diabéticos tipo 2 no existe la destrucción autoinmune que podría destruir las células beta transplantadas, como en el caso de la diabetes tipo 1.

De momento, la mejor opción de terapia génica para los pacientes diabéticos es generar una fuente de células que produzcan insulina en respuesta a los valores de glucosa y que puedan ser transplantadas sin la necesidad de utilizar sistemas que supriman la inmunidad de los pacientes.

Los estudios que se están realizando pueden clasificarse en cuatro grandes grupos: promover la formación o regeneración de las células beta o precursores de éstas; modular la respuesta metabólica de la glucosa y la secreción de insulina; modificar la resistencia a la insulina que se genera en la diabetes tipo 2, y, finalmente, proteger las células beta y evitar la respuesta autoinmune que destruye de forma irreversible éstas células originando la diabetes tipo 1.

PROMOVER LA FORMACIÓN O REGENERACIÓN DE CÉLULAS BETA

Debido a que la terapia génica in vivo presenta aún algunas dificultades técnicas, de momento, la mejor opción parece que es la terapia génica in vitro. Para ello se necesita obtener una línea celular estable, es decir, que pueda replicarse de forma indefinida en el laboratorio y después puedan ser trasplantadas al paciente.

Una buena opción sería el trasplante de células beta maduras para sustituir las no funcionales, pero el principal problema de estas células es el bajo número en que se pueden obtener del tejido adulto y por esto, se requiere cultivarlas in vitro, para obtener la cantidad suficiente antes de ser trasplantadas al paciente.

Además, estas células tienen la dificultad añadida de que su capacidad replicativa es limitada. Para superar este obstáculo algunas líneas de investigación están estudiando cómo aumentar su poder replicativo y, para ello, estudian los factores de crecimiento humano de los hepatocitos conocidos como HGF (human growth factor).

El principal problema es que al estimular la proliferación parece que pierden parte de su diferenciación, disminuyendo la secreción de insulina.

Una alternativa a las dificultades que presentan las células beta maduras es la utilización de las células progenitoras de éstas.

Las células progenitoras de células beta tienen una alta capacidad replicativa, cosa que facilita el cultivo celular ex vivo. Estas células pueden obtenerse de tejidos fetales, como las células madre de origen embrionario (recientemente han originado una fuerte polémica mediática) o células madre del páncreas adulto.

BIBLIOGRAFÍA:

- Torrades S. Terapia génica para curar la diabetes. Elsevier 2003; 22(04). Disponible en: http://www.elsevier.es/es-revista-offarm-4-articulo-terapia-genica-curar-diabetes-13046057 

- Imagen disponible en: http://www.miguel-a.es/FOLLFA/B-GENICA.gif

Ejemplo de terapia de Stem cells en Diabetes mellitus (tipo 2)

EJEMPLO DE TERAPIA DE STEM CELLS EN DIABETES MELLITUS (Tipo 2)

En la actualidad existen terapias para los 2 tipos de diabetes que resultan insatisfactorias porque no ofrecen una cura de la enfermedad, y en la mayoría de los casos no podrán evitar la aparición de las complicaciones secundarias asociadas a ella.

Una de ellas es el transplante de islotes pancreáticos que ha sido sin duda una esperanzadora estrategia para restaurar la masa de célula funcional en los pacientes diabéticos y poder así conseguir la normoglicemia; no obstante, presentan limitaciones, como el rechazo del injerto y el número de páncreas necesarios para la obtención de una cantidad óptima de islotes (al menos 2 donantes/pacientes).

Esto demuestra la necesidad de identificar nuevas terapias genéticas como, por ejemplo, la obtención de células productoras de insulina a partir de células pluripotentes. La viabilidad de esta nueva estrategia celular depende principalmente de 3 importantes pre requisitos:

• Identificación de células pluripotenciales o unas células progenitoras pancreáticas que tengan la capacidad de auto replicarse y de generar células diferenciadas.

• Identificación de las señales proliferativas que permiten expandir, de una manera específica, estos progenitores pancreáticos.

• Identificación de señales instructivas que induzcan la diferenciación de estas células pluripotenciales o progenitoras en células funcionales que secreten la insulina correctamente procesada, de una manera pulsátil, en respuesta a concentraciones fisiológicas de glucosa.

Básicamente han sido utilizadas 2 estrategias de selección para células con capacidad de diferenciación beta celular, que son las siguientes:

Estrategia de Trapping: Las stem cells son transfectadas con una construcción que lleva un gen de resistencia a un antibiótico (neomicina) el cual está bajo el control del gen de la insulina. De esta manera, se seleccionan las células que al diferenciarse activarán únicamente dicho promotor; posteriormente, se añade a la construcción un marcador no tóxico, pero fácilmente perceptible: la proteína fluorescente del verde (GFP), de manera que las células expresan insulina y proteína verde, lo que permite una selección más fina de estas.

De ese modo, se estableció la línea celular IB/3x-99 derivada directamente de un cultivo de células ES de ratón, las cuales tienen la capacidad de formar los agregados de las células que secretaron la insulina de una manera dependiente de la glucosa.

Los agregados celulares fueron implantados en el bazo de ratones. La mayoría de los animales presentaron un control de la glucosa de la sangre.

Marcadores selectivos de células madre pancreáticas: La nestina es una proteína del filamento que se ha identificado por ser un marcador de células stem del sistema nervioso central. Por existir muchas similitudes entre ellas y las del páncreas, Lumelsky propuso a la nestina como un marcador específico de célula stem endocrina.

Se ha descrito que en el páncreas existe un proceso de neogénesis, es decir, de formación exnovo de islotes pancreáticos, que aumenta en diferentes situaciones, tanto en humanos como en modelos animales.

Aunque los experimentos han demostrado que en el páncreas existe un proceso regenerativo tanto intra como extra islote, la detección y caracterización de las stem cells pancreáticas está resultando un trabajo difícil.

La falta de unos marcadores claros, así como de ensayos fiables, ha obstaculizado esta difícil tarea. No obstante, sabemos que nuevas células se generan durante la vida adulta y que, en parte, provienen de células que se encuentran en el ducto pancreático.

La posibilidad de una expansión y diferenciación de estas células permite abrir la esperanza de obtener un número suficiente de células que ayuden al desarrollo de la terapia celular. Aún más apasionante es la posibilidad de que a partir de una pequeña muestra de tejido del paciente se pueda aislar y obtener in vitro nuevos islotes que podrían ser transplantados al propio paciente y evitar, de esta manera, problemas de rechazo.

 

BIBLIOGRAFÍA:

- Mato-Matute ME. Células madre: un nuevo concepto de medicina regenerativa. Rev Cubana Endocrinol v.15 n.2 Ciudad de la Habana Mayo-ago. 2004. Disponible en: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1561-29532004000200007

- Imagen disponible en: http://o.quizlet.com/prqn5H29bMdMIvkM5fDdXA_m.jpg 

- Video disponible en: https://www.youtube.com/watch?v=Wue_t-Adi9k

Ejemplo de transgénico en diabetes mellitus (Tipo 2)

EJEMPLO DE TRANSGÉNICO EN DIABETES MELLITUS (Tipo 2)

La predisposición a la resistencia insulínica o a la disfunción de células β se hereda de forma no Mendeliana, debido a su heterogeneidad genética y patogenia poligénica. Además, factores epigenéticos pueden modular las manifestaciones del genotipo. De manera que los estudios genéticos humanos acerca de la predisposición a la resistencia insulínica están plagados de incertidumbres y se ven aún más complicados por las considerables variaciones existentes en el pool genético humano.

Este es el motivo de que se hayan diseñado multitud de modelos animales (en su gran mayoría, ratones) transgénicos y knock-out, portadores de mutaciones en genes requeridos para la secreción y/o acción de la insulina, como método de análisis de un sistema genético de semejante complejidad.

Se sabe que los modelos animales utilizados en las investigaciones sobre la diabetes mellitus tipo 2, ayudan al estudio de los mecanismos patogénicos que conducen a la presentación de esta enfermedad, acompañada de severa o moderada hiperglucemia, intolerancia a la glucosa y otras alteraciones metabólicas relacionadas con la misma, y dan la oportunidad de explorar nuevos tratamientos y formas de prevenir estos cuadros.

Los ratones transgénicos transportan múltiples copias del gen de la insulina del hombre y muestran hiperinsulinemia basal crónica, una respuesta alterada a la insulina y a la glucosa, insulinorresistencia e intolerancia a la glucosa. Por  ejemplo, la secreción de insulina se interrumpe  en ratones machos que expresan oncoproteína humana H-ras y se manifiesta una  diabetes con elevadas concentraciones de calmodulina en las  células ß.

Los ratones transgénicos pueden expresar transgenes que incluyen receptores de insulina humana, transportadores de glucosa humana GLUT 4 y polipéptidos amiloideos de islotes humanos.

En estos  modelos animales, también se pueden estudiar otras alteraciones relacionadas con la DM2, las cuales se observan de forma espontánea o se inducen experimentalmente. Estas alteraciones generan  hiperinsulinemia  o hipoinsulinemia, cuyas manifestaciones son muy variables, pero típicamente incluyen trastornos  de la biosíntesis y de la secreción   de insulina, defectos en sitios específicos relacionados con la  secreción de insulina y cambios producidos por influencias ambientales.

BIBLIOGRAFÍA:

- Hugués Hernandorena B, Rodríguez García J, Rodríguez González J, Marrero Rodríguez M. Animales de experimentación como modelos de la diabetes mellitus tipo 2. Rev Cubana Endocrinol 2002;13(2):160-8. Disponible en: http://bvs.sld.cu/revistas/end/vol13_2_02/end09202.pdf

- Arias-Díaz J, Balibrea J. Modelos animales de intolerancia a la glucosa y diabetes tipo 2. Nutr Hosp. 2007;22(2):160-68. Disponible en: http://scielo.isciii.es/pdf/nh/v22n2/revision3.pdf

- Video disponible en: https://www.youtube.com/watch?v=Fm-3rc99N2E

Un ejemplo de ADN recombinante artificial o quimérico en la diabetes mellitus (tipo 2)

UN EJEMPLO DE ADN RECOMBINANTE ARTIFICIAL O QUIMÉRICO EN LA DIABETES MELLITUS (Tipo 2)

La diabetes millitus es una de las enfermedades con mayor impacto en la sociedad. En esta enfermedad, los defectos la falta de insulina o resistencia a la misma son los principales involucrados. Por ello, en busca de tratamientos acertados, se ha llegado a la producción de insulina recombinante.

Las insulinas humanas se producen por técnicas de DNA recombinante y tienen diferente disponibilidad.

Una de esas técnicas se lleva a cabo a partir de organismos bacterianos. Se utilizan enzimas de restricción para cortar de manera abierta un plásmido, por lo que la misma enzima se utiliza para cortar el gen deseado fuera del cromosoma; esta reacción hace dos cortes que emparejan y cuando se combina el gen y el plásmido forman un enlace temporal. Otra enzima denominada ADN ligasa se utiliza para crear un sello permanente. De esta manera se induce a las bacterias que tomen los plásmidos mientras que estas mismas se desarrollan y se multiplican en el medio, generando la insulina de manera natural a partir de bacterias.

Existen otros dos tipos de insulina recombinante que han sido obtenidas mediante la utilización de otras técnicas moleculares. Estas son:

La insulina rápida: Es idéntica a la molécula nativa de insulina humana.
La insulina NPH: Es la versión de acción intermedia de la insulina rápida, a la cual se le adicionan cristales de protamina para retardar su acción.

En los últimos años, con técnicas de ingeniería genética, se han logrado desarrollar múltiples moléculas de insulinas modificadas. Estos análogos se obtienen a partir de la estructura primaria de la proteína, a la cual se le agregan o se le sustituyen residuos de aminoácidos, o bien, se unen a otras moléculas químicas, para modificar principalmente su velocidad de absorción y tiempo de acción, lo que ha permitido ofrecer al paciente esquemas mucho más fisiológicos de administración de insulina.

La aplicación de insulina en un paciente con diabetes tipo 2, habitualmente se inicia en combinación con hipoglucemiantes orales. En pacientes de edad avanzada o en aquéllos sin resistencia a la insulina o sobrepeso, las insulinas premezcladas se acompañan de un mayor riesgo de hipoglucemia.

BIBLIOGRAFÍA:

Lerman Garber I. ¿Son los nuevos análogos de insulina superiores a las viejas insulinas rápida y NPH?. Revista de Endocrinología y Nutrición Vol. 17, No. 2. Abril-Junio 2009 pp 62-65. Disponible en: http://www.medigraphic.com/pdfs/endoc/er-2009/er092a.pdf