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Esta conferencia se basa en una revisión reciente.

La creciente carga de la diabetes en todo el mundo es bien conocida, y los efectos en los costes de la atención sanitaria y en el sufrimiento humano, la morbilidad y la mortalidad se sentirán principalmente en las naciones en desarrollo, incluyendo la India, China y los países de África. Se están desarrollando nuevos fármacos a gran velocidad, y en los últimos años han aparecido varias clases nuevas de compuestos para el tratamiento de la diabetes, como los miméticos del péptido similar al glucagón (GLP-1), los inhibidores de la dipeptidil-peptidasa-4 (DPP-4) y los inhibidores del transportador de glucosa de sodio-2 (SGLT2). Los nuevos tratamientos quirúrgicos también están cada vez más disponibles y se defienden como terapias eficaces para la diabetes. En los últimos años se han introducido la cirugía de restricción gástrica, el bypass gástrico, el trasplante simultáneo de páncreas y riñón y el trasplante de páncreas e islotes. Para evitar el trauma de una operación mayor, se han realizado muchos estudios sobre el trasplante de islotes aislados extraídos de un páncreas de cadáver. El «protocolo de Edmonton», descrito por Shapiro y sus colegas en el New England Journal en el año 2000, resultó muy alentador. Los islotes se inyectaban en la vena porta y se trataba a los pacientes, sobre todo a los que padecían una peligrosa falta de conciencia hipoglucémica, antes de que desarrollaran complicaciones graves de la diabetes, especialmente renales. Aunque los primeros resultados fueron prometedores, ya que alrededor del 70% de los pacientes no necesitaban inyecciones de insulina al cabo de dos años, a los cinco años la mayoría de estos pacientes se habían deteriorado y necesitaban suplementos de insulina, a pesar de que algunos habían recibido más de un trasplante de islotes. En las series más recientes de pacientes, el grupo de Edmonton ha informado de mejores resultados a largo plazo con el uso del anticuerpo monoclonal antilinfocitario, Campath 1H administrado como agente de inducción, siendo el 45% de los pacientes independientes de la insulina a los cinco años, y el 75% tenía péptido C detectable.

Sin embargo, los páncreas cadavéricos y los islotes compiten por la misma fuente y son limitados en número, por lo que ninguno de los dos tratamientos podría ofrecerse fácilmente a la gran mayoría de los pacientes diabéticos. Algunos han intentado utilizar una fuente alternativa, por ejemplo, islotes encapsulados de cerdos neonatos o adultos. Esto es todavía muy experimental y será una alternativa lejana con muchos obstáculos técnicos y posiblemente éticos que superar.

Más recientemente, con los éxitos en el desarrollo de las células madre adultas pluripotentes (de Yamanaka, galardonado con el premio Nobel de medicina 2012 por el desarrollo de las células madre pluripotentes inducidas – iPSCs), se han intentado nuevos enfoques para buscar un métodos que pueda ser más accesible y disponible. Inicialmente, las investigaciones con células madre embrionarias (CME) suscitaron muchas esperanzas, ya que estas células pueden ser persuadidas para que se multipliquen y se conviertan en cualquier tejido, pero el proceso era costoso y el problema de la formación de teratomas a partir de estas células madre resultó extremadamente difícil de superar. Muchos de los factores importantes relacionados con el desarrollo fetal no se comprenden y no pueden reproducirse. Sin embargo, se han hecho algunos progresos y (ocasionalmente) se ha persuadido a las células para que segreguen insulina, pero hasta ahora la aplicación terapéutica ha sido mínima.

Los científicos son ahora conscientes de que persuadir a una célula para que produzca insulina es sólo un paso en lo que puede ser un viaje largo y difícil. Las células de los islotes están altamente especializadas para tener no sólo una liberación basal de insulina, sino también para responder rápidamente a los cambios en la concentración de glucosa en sangre. En el caso de la insulina, el proceso y la regulación de la desconexión de la secreción son tan importantes como la activación de la secreción.

Se han realizado diversas aproximaciones con diferentes puntos de partida. La célula madre se reproduce a sí misma y luego también puede dividirse asimétricamente y formar otro tipo de célula: Esto se conoce como diferenciación. Aunque en un principio se pensaba que sólo estaban disponibles a partir de embriones, en la actualidad las células madre no embrionarias pueden obtenerse sin demasiada dificultad a partir de tejidos neonatales, del cordón umbilical y también de diversos tejidos adultos, como la médula ósea, la piel y la grasa. Estas células madre pueden expandirse y diferenciarse, pero su repertorio es restringido en comparación con el de las células madre embrionarias: oligo o pluripotentes, a diferencia de las células madre embrionarias toti. Es más, recientemente ha habido mucho interés en el proceso de transdiferenciación celular directa, en el que una célula comprometida y totalmente diferenciada, por ejemplo una célula del hígado, se transforma directamente en otro tipo de célula, por ejemplo una célula beta de los islotes, sin inducir la desdiferenciación de vuelta a un estadio de célula madre.

Yamanaka, en 2006, fue capaz de producir células madre pluripotentes a partir de cultivos de fibroblastos neonatales y adultos de ratón añadiendo un cóctel de cuatro factores definidos. Esto condujo a una serie de otros estudios que desarrollaron el proceso, que demostró ser repetible con tejido humano así como con ratones de laboratorio. El uso de células iPS evitó las limitaciones éticas de utilizar embriones humanos, pero ha habido otros problemas y obstáculos todavía. Ha habido informes emergentes de células iPS que se vuelven antigénicas a un huésped autólogo o isólogo, y las células pueden acumular anormalidades de ADN e incluso retener la memoria epigenética del tipo de célula de origen y, por lo tanto, tienen una tendencia a revertir. Al igual que las células madre embrionarias, las células iPS pueden formar teratomas, especialmente si la diferenciación no es completa.

A pesar de ello, ha habido muy poco éxito en dirigir la diferenciación de las iPSC para formar células beta de los islotes en cantidad suficiente que secreten y dejen de secretar en respuesta a los cambios en los niveles de glucosa en sangre.

Otro enfoque que se ha intentado es combinar la terapia génica con las células madre. Se han hecho algunos progresos en el intento de expresar el gen de la insulina deseado en células indiferenciadas más primitivas coaccionando a las células madre con factores de diferenciación in vitro y luego mediante la transfección directa del gen utilizando plásmidos o un vector viral. Nosotros, y otros, hemos utilizado un constructo del gen de la insulina humana y lo hemos introducido ex vivo o in vivo en células por electroporación directa (en células ex vivo, obviamente) o mediante vectores virales. Los más estudiados han sido el adenovirus, el virus adeno-asociado y varios retrovirus, especialmente el lentivirus. Sin embargo, cualquier tipo de ingeniería genética hace temer no sólo la infección por el virus, sino también el desenmascaramiento de onco-genes, lo que conduce a la malignidad, y existen regulaciones estrictas sobre cómo proceder para evitar estos riesgos.

Nos hemos interesado por las células madre del cordón umbilical y por las células madre mesenquimales como objetivos para la terapia combinada de células madre y genes. Estas células pueden obtenerse de forma razonablemente fácil y reproducible a partir de cordón umbilical desechado, o de médula ósea fácilmente accesible, seleccionando las células mediante diversas técnicas estándar. La grasa, el amnios y la sangre del cordón umbilical también son fuentes de las que se pueden derivar células madre mesnquimales. Tras una fase proliferativa, las células adquieren un aspecto similar al de una alfombra de fibroblastos, que pueden diferenciarse en células óseas, cartilaginosas o grasas. Aunque las células madre mesenquimales de las distintas fuentes mencionadas pueden tener un aspecto similar, sus potenciales de diferenciación son idiosincrásicos y difieren, lo que hace inadecuado y difícil pensar en ellas como una fuente uniforme de células objetivo. Las células del amnios neonatal y del cordón umbilical tienen una baja inmunogenicidad y no expresan antígenos HLA de clase II. También segregan factores que inhiben las reacciones inmunitarias, por ejemplo, el HLA-G soluble. Aunque la inmunogenicidad se reduce considerablemente, siguen sin ser autólogas y, por lo tanto, sigue existiendo el riesgo de rechazo del aloinjerto. Tienen la ventaja de que podrían multiplicarse, congelarse y almacenarse en grandes cantidades y podrían utilizarse en pacientes que ya necesitan agentes inmunosupresores, por ejemplo, los que tienen trasplantes renales.

En Singapur, nuestros estudios de las células amnióticas derivadas del cordón umbilical han mostrado cierto éxito en la expresión de los genes de la insulina y el glucagón, pero poca o ninguna secreción de insulina in vitro. Junto con la transfección del gen de la insulina in vitro, tras el trasplante peritoneal en ratones diabéticos inducidos por la esterptozotocina, se produjo cierta mejora en los niveles de glucosa. Nuestros colegas de Singapur han utilizado otro modelo de hepatocitos autólogos procedentes de cerdos diabéticos inducidos por la estreptozotocina. Estos hepatocitos separados se transfectaron con éxito ex vivo con un constructo génico de insulina humana mediante electroforesis, y luego las células se inyectaron directamente en el parénquima hepático mediante múltiples inyecciones separadas. Los cerdos se curaron de su diabetes hasta nueve meses, lo que constituye un logro notable. Al tratarse de autotransplantes, no se necesitaron fármacos inmunosupresores, sino que las células hepáticas se obtuvieron a partir de grandes biopsias quirúrgicas abiertas. Esta necesidad de extracción quirúrgica del tejido hepático limitaría su aplicabilidad, pero no obstante ha sido un buen estudio de prueba de concepto. En el contexto de la diabetes autoinmune, el riesgo de recurrencia de la enfermedad puede persistir a menos que el objetivo del ataque autoinmune pueda ser definido y eliminado. En estos experimentos con cerdos, se utilizó el gen de la insulina humana con un promotor de detección de glucosa EGR-1. No había ningún virus implicado y el plásmido no se integra. La división de la célula transfectada diluiría la actividad del gen, pero se pueden producir grandes cantidades de plásmido a bajo coste. El mismo grupo de trabajadores transfectó con éxito células madre mesenquimales de médula ósea con el plásmido del gen de la insulina humana utilizando el mismo promotor EGR-1 y la electroforesis. Esto curó a los ratones diabéticos tras una inyección directa intrahepática e intraperitoneal.

Por último, hay que tener precaución a la hora de interpretar los resultados de estos y otros informes de terapia celular y génica para la diabetes. In gene transfection and/or transplantation of insulin-producing cells or clusters in the diabetic rodent, there have been many reports in the literature, but only a few of these claims have been reproduced in independent laboratories. We have suggested the need to satisfy «The Seven Pillars of Credibility» as essential criteria in the evaluation of claims of success in the use of stem cell and/or gene therapy for diabetes.

1. Cure of hyperglycemia

2. Response to glucose tolerance test

3. Evidence of appropriate C-peptide secretion

4. Weight gain

5. Prompt return of diabetes when the transfecting gene and/or insulin producing cells are removed

6. No islet regeneration of stereptozotocin-treated animals and no re-generation of pancreas in pancreatectomized animals

7. Presence of insulin storage granules in the treated cells