Producción de Islet-like Clusters funcionales a partir de células madre pluripotentes (iPSC): evaluación del uso de microcarriers y técnicas de enriquecimiento en cultivo 3D

Abstract

La T1DM es una enfermedad autoinmune que resulta en la destrucción de células β pancreáticas, responsables de la secreción de insulina, lo que compromete gravemente la regulación glucosa-dependiente. Aunque las terapias actuales, como la insulinoterapia y el trasplante de islotes pancreáticos, han mejorado la calidad de vida de los pacientes, presentan limitaciones significativas, como la inmunosupresión crónica y la limitada disponibilidad de donantes. En este contexto, las células madre pluripotentes inducidas (iPSCs) ofrecen un enfoque innovador para generar islotes pancreáticos funcionales, específicamente células productoras de insulina (SC-β) y glucagón (SC-α), con el potencial de superar estos desafíos y aportar soluciones regenerativas viables. El objetivo principal de esta investigación fue evaluar y optimizar protocolos de diferenciación de iPSCs hacia células SC-β y SC-α funcionales mediante cultivos en monocapa, tridimensionales (3D), el uso de microcarriers y estrategias de enriquecimiento celular, como FACS y MACS. Para ello, se estandarizaron protocolos de diferenciación en 2D y 3D, evaluando su capacidad para generar linajes pancreáticos específicos y funcionales. Además, se analizaron la eficacia de los microcarriers en la expansión progenitores pancreáticos y diferenciación hacia células SC-β y SC-α, así como la efectividad de los métodos de enriquecimiento en la generación de Islet-like clusters enriquecidos. Los resultados mostraron que el protocolo en 2D logró la expresión de marcadores clave como PDX1, NKX6-1 y ARX, aunque las células generadas presentaron una funcionalidad endocrina limitada, con secreción de insulina subóptima en ensayos GSIS. En comparación, el protocolo tridimensional en agregados demostró una mayor eficiencia en la generación de células SC-β y SC-α, con una mejora en la respuesta glucosa-dependiente, propios de los protocolos in vitro, aunque sin alcanzar los niveles de secreción observados en células β nativas. El uso de microcarriers resultó prometedor para la expansión tridimensional de progenitores pancreáticos, especialmente en fracciones enriquecidas en GP2+, donde se observó un crecimiento eficiente y la conservación de marcadores como PDX1 y NKX6-1. Sin embargo, los microcarriers mostraron limitaciones en la diferenciación completa hacia células maduras SC-β y SC-α. Por otro lado, el enriquecimiento celular mediante FACS y MACS mejoró significativamente la proporción de células SC-β en Islet-like clusters, aumentando su funcionalidad endocrina en comparación con muestras no enriquecidas en agregados producidos por protocolos tradicionales. En conclusión, la combinación de iPSCs con cultivos tridimensionales y métodos de enriquecimiento celular representan un enfoque prometedor para el desarrollo de terapias regenerativas para la T1DM. Aunque los resultados muestran avances significativos, aún es necesario optimizar los protocolos de diferenciación, el diseño de microcarriers y las estrategias de enriquecimiento para alcanzar la maduración y funcionalidad de islotes pancreáticos nativos. Estos hallazgos sientan las bases para futuros desarrollos en terapias celulares personalizadas y escalables para el tratamiento de la T1DM.