Development of biomimetic 3d platforms for the culture and redifferentiation of pancreatic beta cells
- Autores: Caterina Aloy Reverté
- Directores de la Tesis: Carlos Eduardo Semino Margrett (dir. tes.), Eduard Montanya Mías (codir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Ramon Llull ( España ) en 2017
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: José Ignacio Borrell Bilbao (presid.), Magda Faijes Simona (secret.), José Manuel García Aznar (voc.), Elisabet Engel López (voc.), Ricardo Casaroli Marano (voc.)
- Materias:
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- Tesis en acceso abierto en: TDX
- Resumen
La diabetes es una enfermedad que ha alcanzado proporciones epidémicas. Este trastorno metabólico se caracteriza por la hiperglucemia crónica y está asociado con una elevada mortalidad cardiovascular y la reducción de la esperanza de vida. La diabetes mellitus tipo 1 (T1DM) está causada por la destrucción autoinmune de las células beta pancreáticas productoras de insulina. El reemplazo de la masa de células beta es un tratamiento prometedor para los pacientes de T1DM, que tiene como objetivo restaurar la normoglucemia. El trasplante de islotes pancreáticos ha demostrado su potencial como terapia de reemplazo celular, aunque su aplicación se encuentra limitada por diversos obstáculos como la escasez de islotes pancreáticos. Por lo tanto, se necesitan nuevas estrategias dirigidas a generar una fuente abundante de células productoras de insulina. Un enfoque prometedor es la expansión de las células beta adultas. Sin embargo, la expansión in vitro de las células beta implica la pérdida de su fenotipo, probablemente como consecuencia del aislamiento y la posterior disociación de los islotes en células individuales. Dichos procesos destruyen el microambiente celular, alterando los contactos célula-célula y célula-matriz. La ingeniería de tejidos (TE) puede ayudar a superar estos problemas creando tejidos tridimensionales (3D), mediante el uso combinado de células y biomateriales que imitan la matriz extracelular (ECM) nativa.
La hipótesis de trabajo se basó en que la funcionalización de las matrices 3D con motivos de señalización derivados de la ECM podría reconstituir el microambiente de los islotes, induciendo la rediferenciación de las células expandidas. La línea de células beta de rata INS-1E, se utilizó como prueba de concepto para el modelo 3D funcionalizado. El péptido autoensamblable RAD16-I se funcionalizó con los motivos de unión a integrina RGD, YIG, IKVAV, GEF y TWY. La caracterización de las matrices funcionalizadas evidenció que el péptido RAD16-I mantenía su estructura característica de hoja beta al añadir los motivos bioactivos RGD, YIG e IKVAV. Por lo tanto, las células INS-1E se encapsularon con los scaffolds biomiméticos, los cuales promovieron la supervivencia celular y la formación de agregados celulares, mimetizando la conformación in vivo de los islotes pancreáticos. Además, se observó una mayor secreción de insulina en las matrices funcionalizadas con los péptidos YIG e IKVAV.
Basándonos en estos resultados, se intentó adaptar el modelo 3D para promover la rediferenciación de las células expandidas de los islotes humanos. La encapsulación de las células desdiferenciadas en la matriz de RAD16-I no resultó ser un sistema adecuado, por ese motivo se establecieron cultivos en configuración sándwich. Previamente, se indujo la formación de agregados celulares (ICCs), propiciando así los contactos célula-célula. La conformación de los ICCs se mantuvo y evolucionó en los cultivos en sándwich con excelentes valores de viabilidad. Además, los motivos de adhesión RGD e IKVAV promovieron la reexpresión de los marcadores de célula beta Ins, Pdx1, Nkx6.1 y MafA. Estos resultados indican que los cultivos en configuración sándwich funcionalizados con RGD e IKVAV, son una plataforma 3D prometedora para inducir la rediferenciación hacia un fenotipo de célula beta, generando así células que puedan ser utilizadas en la terapia celular de la diabetes.
