Las pruebas de que la cura para la diabetes de tipo 1 está cerca: descubre los pasos en la investigación.

Hasta la fecha, las terapias desarrolladas para inhibir el ataque autoinmunitario o regenerar las células beta de los islotes pancreáticos han tenido escasos beneficios clínicos, por lo que la diabetes mellitus de tipo 1 (T1DM) permanece aún hoy en día como una enfermedad autoinmune sin cura, para la que es necesario identificar nuevas dianas que desactiven esos procesos inmunes, y a su vez, promuevan la supervivencia y el mantenimiento de las funciones de las células beta. Una terapia que no ofrezca ambos efectos de manera simultánea no tiene visos de alcanzar la eficacia esperada para revertir esta enfermedad, en la que tantos factores se hayan implicados, tanto genéticos como ambientales.

 

“Para curar la diabetes hay que hacer las dos cosas: fabricar células que sustituyan a las que no funcionan y detener la causa”. Explica Bernat Soria, director del Departamento de Regeneración y Terapias Avanzadas de Cabimer y fundador del centro, fuente El pais

 

Un equipo internacional liderado por investigadores del Cabimer (Centro Andaluz de Biología Molecular y Medicina Regenerativa, Sevilla, España) y formado por investigadores de Universidades, Empresas, como Neurix SA y Amarma Therapeutics, y Centros de investigación de España, Suiza, Alemania e Italia, publicó ayer en Nature  los resultados de sus estudios en modelos murinos y cultivos celulares humanos utilizando un nuevo fármaco: BL001, el cual es un agonista del receptor homólogo del hígado 1 (LRH-1), y actúa impidiendo en modelos murinos con T1DM la progresión de la hiperglicemia y la inflamación desencadenada por el sistema inmune, así como la apoptosis de los islotes de células beta en líneas celulares de pacientes con diabetes de tipo 2. A su vez, el nuevo fármaco, incrementa en estas mismas líneas celulares la masa las células beta y la secreción de insulina, permitiendo de este modo la regeneración de las células que producen la hormona.

Por todo ello, sus efectos son alentadores. BL001 encaja en las características del paradigma terapéutico para la diabetes de tipo 1, afectando simultáneamente al ataque autoinmune de las células beta por parte de los linfocitos T CD4+ y CD8+ e impidiéndolo, así como a la regeneración y el mantenimiento de las funciones de las células beta pancreáticas, que continúan produciendo insulina, evitando así la formación de hiperglicemia en sangre y los efectos sintomáticos y perjudiciales de la diabetes a nivel sistémico.

 

 

Aún queda mucho camino por recorrer. Las inversiones para el desarrollo de uno solo de estos medicamentos que cumplan con este nuevo enfoque terapéutico multidireccional son elevadas, llegando a alcanzar los 20 millones de euros hasta poder ser accesibles para los pacientes, habiéndose gastado ya unos tres millones de euros en las investigaciones preclínicas de este nuevo fármaco, sin olvidar que tiene que llegar a cumplir todos los requisitos de seguridad, eficacia y reproducibilidad a lo largo de años de ensayos clínicos hasta su aprobación final.

 

Por tanto, ¿qué hace que este nuevo candidato sea idóneo para llegar a la recta final y poder ofrecer una primera cura para la diabetes? Proponte a descubrirlo a continuación.

 

El fármaco    

Estructura química de BL001, compuesto no polar bicíclico. Fuente: Nature. Licensed under a Creative Commons
Attribution 4.0 International License.

La diana de BL001 es el receptor LRH-1, miembro de la familia de receptores nucleares NR5A, el cual desarrolla diferentes roles a nivel del desarrollo embrionario, las funciones digestivas y de la homeostasis de la glucosa en el hígado, el intestino y el páncreas. También está implicado en la renovación de diferentes líneas celulares en los mismos. Concretamente en el páncreas permite la creación de un ambiente antiinflamatorio al proteger a los islotes endocrinos de la apoptosis inducida por citoquinas y la streptozotocina. De esta forma, debido a que su actividad se  estimula de forma natural mediante determinados fosfolípidos, los investigadores han sintetizado el compuesto no polar bicíclico BL001, el cual actúa sobreactivando a LRH-1 obteniendo con ello efectos terapéuticos contra la diabetes mellitus. Entre los efectos  de BL001 se han encontrado:

 

  • Activa a LHR-1 sin efectos citotóxicos y metabólicos.
  • Inhibe la apoptosis y atenúa la diabetes en ratones.
  • Inhibe la insulitis y altera el perfil de citoquinas en suero.
  • Permite la creación de un ambiente tolerógeno en el páncreas.
  • Favorece a la proliferación de los macrófagos M2 antiinflamatorios vía LRH1.
  • Incrementa el número de islotes celulares bihormonales mediante transdiferenciación de células alfa a beta.
  • Protege a los islotes humanos de la apoptosis mejorando su funcionamiento.
  • Interviene en la regulación de procesos biológicos relacionados con el sistema inmune.

La novedad que demuestra esta investigación es que el fármaco BL001 no incrementa el número de células beta productoras de insulina mediante la inhibición de la apoptosis de las mismas o impidiendo el ataque autoinmune, si no que, entre otros efectos, provoca la conversión o “transdiferenciación de las células alfa (productoras de glucagón) en células beta progresivamente, atravesando etapas en que se producen células bihormonales. A continuación te presentamos cada uno de los pasos en la investigación hasta llegar a esta prometedora conclusión, y finalizaremos con una breve revisión de las nuevas terapias que se están desarrollando y sus posibilidades de funcionar como cura para la diabetes de tipo 1.

 

Modelo propuesto para el mecanismo de acción de BL001/LRH). En él se observa el cambio desde el ambiente inmune proinflamatorio al ambiente antiinflamatorio, el cual promueve la regeneración de las células beta, posiblemente mediante transdiferenciación de células alfa a células beta. Fuente: Nature. licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

 

Las pruebas: historia de la investigación.

Primeramente se desarrollaron todos los experimentos diseñados para validar la prueba de concepto utilizando la molécula BL001 en ratones, de la que se querían evaluar sus efectos como protectora de los islotes pancreáticos y como tratamiento preventivo de la diabetes inducida tanto autoinmune como químicamente. Una vez conseguidos estos hitos se procedería a determinar si también producía efectos beneficiosos en los islotes humanos. Pasemos ahora a observar las pruebas de la primera fase…

 

… la prueba de concepto en ratones.

1. El perfil farmacocinético y de seguridad de BL001 se estudió en los ratones de las líneas C57BL/6 y RIP-B7.1 mediante inyecciones diarias durante 24 semanas. No reveló alteraciones macroscópicas en los órganos, obteniéndose niveles normales de colesterol y triglicéridos en plasma, y permaneciendo la sensibilidad a insulina sin alteraciones. 

2. Tras evaluar sus características toxicológicas se procedió a medir su efecto antiapoptótico en islotes de ratón mediante la exposición a BL001. Este tratamiento se produjo en presencia de las moléculas implicadas en los procesos inflamatorios IL1beta, TNFalpha y IFNgamma, impidiendo el medicamento la muerte celular inducida por estas citoquinas. De manera contraria, al provocar la pérdida del receptor LRH-1 a nivel de transcrito y proteína, mediante el uso de RNAi, se volvió a producir la apoptosis inducida por citoquinas de los islotes, por lo que quedaba patente el efecto antiapoptótico de BL001 en los islotes pancreáticos.

Se les indujo la diabetes a ratones mediante la administración de streptozotocina (STZ) durante 4 semanas. La incidencia de diabetes se redujo mediante el pretratamiento con BL001 durante 5 días, obteniendo resultados de reducción de la pérdida de células beta que contienen insulina (INS), y el incremento de las proporciones de células teñidas para insulina (INS) y glucagón (GLUC). Fuente: Nature. licensed under a Creative Commons
Attribution 4.0 International License.

Su rol antidiabético se evaluó en ratones a los que se les indujo la diabetes mediante la administración de streptozotocina durante 4 semanas. La incidencia de diabetes se redujo mediante el pretratamiento con BL001 durante 5 días, obteniendo resultados de reducción de la pérdida de células beta que contienen insulina, y el incremento de las proporciones de células teñidas para insulina y glucagón. De hecho, hasta un 30% de los ratones que habían desarrollado diabetes volvieron a normoglicemia 4 semanas después de la inyección diaria con BL001, que se comenzó a administrar una semana después de la inyección con streptozotocina.

En cuanto a su efecto contra el ataque autoinmune, este se estudió en ratones RIP-B7.1, los cuales representan un modelo que imita el desarrollo de la diabetes mellitus de tipo 1 sin influencia del género, a los que se inmuniza contra la insulina. Tras 8 semanas de haber sido inmunizados el 80% de estos ratones desarrollaron diabetes, sin embargo, con 5 días de tratamiento con BL001 antes de la inmunización la incidencia de diabetes cayó al 43%. También se produjo la destrucción casi completa de las células beta en los ratones inmunizados control, a diferencia de los ratones tratados con BL001 en los que se obtuvo una persistencia de estas células.

3. El mecanismo mediante el cual BL001 impide la progresión de la diabetes se evaluó en ratones pretratados y no tratados con la molécula, observando la infiltración linfocitaria de los islotes pancreáticos (insulitis) en ambos casos 4 semanas después de una primera inmunización. Ésta se revertía en los ratones tratados con BL001 tras 4 semanas más de tratamiento, los cuales alcanzaban además normoglicemia, y no presentaban presencia de linfocitos T CD4+ ni CD8+, pero si mayores niveles de IL10, IL5, IL6, CCL2, CCL4 y TGFbeta, e iguales niveles de INFgamma, TNFalfa, IL1beta e IL2.

 

BL001 disminuye la insulitis y modula el perfil de citoquinas en sangre. Histología (imagenes representativas, escala: 25 μM) y morfometría a las 4 (ay b) y  8 semanas (c y d)  de comenzar el tratamiento con 10 mg/kg de BL001 disminuyó la incidencia y severidad de la insulitis en ratones inmunizadosRIP-B7.1. A los que comenzaron el tratamiento a las 8 semanas, siendo ratones inmunizados y tratados con BL001, desarrollaron hiperglicemia mostrando niveles similares de insulitis que los ratones inmunizados y tratados con BL001 que eran normoglicémicos a las 4 semanas. Fuente: Nature. licensed under a Creative Commons
Attribution 4.0 International License.

 

4. Para analizar cómo BL001 produce una remodelación del ambiente de las células inmunes, se realizaron estudios de citometría de flujo en suspensiones de células pancreáticas de ratones inmunizados no tratados y tratados con BL001 y ratones controles, obteniéndose un incremento, en los ratones tratados, de las células dendríticas tolerogenas CD103+/IDO+, los macrófagos F4/80+/CD11b+, y los subtipos antiinflamatorios de los macrófagos tipo M2 (F4/80+/CD11b+/CD206+). De hecho, el perfil transcriptómico de los ratones tratados reveló un incremento de la expresión de los genes clave asociados con la firma genética de los macrófagos M2, obteniendose sobreexpresión de Clec7a (dectina-1), Clec10a (CD301), Chst7, Tiam 1, Cd300ld y Olfm (Noelin-1 o Pancortina).

5. Siguiendo con el estudio anterior, para delinear el rol exacto de BL001 como promotor de los macrófagos M2 antiinflamatorios a través del receptor LRH-1, lo cual provoca en último término el incremento de la secreción de IL-10 por los mismos, se aislaron macrófagos peritoneales in vitro y se trataron con el compuesto, a la vez que se medían los tránscritos que éstos producían al activar y desactivar el gen LRH-1 y mediante el tratamiento con streptozotozina de las células. Se obtuvo un incremento de los niveles transcripcionales y de secreción de IL10 y TGFbeta en los macrófagos tratados con BL001, y una reducción de los niveles de expresión de los genes implicados en la polarización de los macrófagos a macrófagos con fenotipo M2, al inactivar a nivel transcripcional y proteico a LRH-1 en presencia de BL001. De modo que, para demostrar finalmente que LRH-1 está implicado en la polarización dependiente de BL001 de los macrófagos a M2 y en su función secretora de citoquinas, se produjeron células knockdown para el gen LRH-1, produciéndose la consiguiente reducción de la secreción de IL10. 

BL001 promueve la expansión de la masa de las células  beta y alpha en ratones inmunizados RIP-B7.1 mice. k Se muestran las imagenes confocales representativas de la distribución de las células secretoras de insulina (en rojo) bihormonales secretoras de glucagón también (en verde) así como la cuantificación del número de los islotes en los diferentes grupos de animales del estudio . Los núcleos aparecen tintados con DAPI (en azul). Escala: 25 μM. El panel de la derecha muestra zonas aumentadas de los paneles de la izquierda. Las flechas marcan las células que se han teñido con los dos marcadores. Fuente: Nature. licensed under a Creative Commons
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6. Para determinar el incremento en la supervivencia y la regeneración de los islotes celulares en ratones tras la inmunización y el tratamiento con BL001, se evaluó morfométricamente la masa, el número de islotes y el tamaño de células beta (productoras de insulina) y alfa (productoras de glucagón). Tras 8 semanas de tratamiento todos estos factores se incrementaron, sin embargo no fue debido a un aumento de la proliferación de las células beta o el descenso de la apotosis en estas, si no que se observó que las islas contenían células que coexpresaban insulina y glucagón, así como células que coexpresaban PDX1 y glucagón. Estos resultados sugieren que BL001 activa la expresión del programa genético de las células beta en las células alfa, fenómeno llamado transdiferenciación . Para demostrar este fenómeno se procedió  al estudio de si el tratamiento de células alfa con BL001 suprimía la expresión del gen ARX, la expresión del cual provoca la transdiferenciación de beta célula a célula alfa, obteniéndose con ello el descenso de la expresión de glucagón y MafB en las células alfa, y el incremento de la expresión de insulina.

 

Hasta aquí se habían producido todos los experimentos diseñados para validar la prueba de concepto en modelos murinos, de modo que ahora quedaba determinar si esos efectos beneficiosos se producían también en islotes humanos bajo diferentes condiciones de estrés implicadas en la diabetes. Pasemos a ver los últimos pasos de esta investigación… 

 

… evidencias en humanos y modelos murinos humanizados.

1. Primero se pasó a comprobar que con un tratamiento de 10 a 20 µM de BL001 en islotes celulares extraídos de donantes no diabéticos no se producía ningún efecto citotóxico. Se obtuvo el resultado de que no se incrementaba la expresión del gen LRH-1 pero sí la de su diana, el gen shp, y se producía un descenso de la apoptosis de las células beta tras haberlas expuesto a citoquinas o streptozotozina. Por otra parte la secreción de insulina por parte de los islotes de donantes con diabetes de tipo 2, estimulada por la presencia de glucosa, tuvo un incremento significativo al ser tratados con BL001, y asimismo se produjo un descenso de la apoptosis de las células beta y una reducción de la actividad de la caspasa 3.

2. Para determinar qué efectos comparables se pueden desarrollar durante un ataque inmune in vivo, se mimetizó el ambiente de la diabetes mellitus de tipo 1 y se procedió al transplante de islotes humanos a la cápsula del riñón de ratones inmuno competentes C57BL/6 tratados o no con BL001. A los que se les administró un tratamiento durante 7 días, los xenotransplante mostraron un gran incremento de las células beta respecto a los controles.

3. Por último, para evaluar los efectos de BL001 a mayor escala, se desarrolló un análisis de los perfiles de expresión génica mediante microarrays de ADN en los xenotransplantes de ratón tratados con la molécula durante 2 días. Se obtuvo que el número de genes ontológicos (GO, genes implicados en el desarrollo embrionario) que se encontraban sobreexpresados ascendía a 277, 23 y 195 en los islotes tratados con 0.1, 1.0 y 10 µM de BL001, respectivamente. Siete de esos genes eran comunes a las tres dosis, y estaban relacionados con funciones inmunes implicando a otros 33 genes que se sobreexpresaban en presencia de BL001: unos que codificaban para CCL2, CCL3 y CCL7 quimioquinas, la citoquina IL6 y la prostaglandina endoperoxidasa sintetasa 2 (PTGS2).

 

Estos resultados en humanos abren la perspectiva para el desarrollo de esta nueva terapia basada en la regulación de LRH-1, catapultándola hacia las siguientes etapas a través de los ensayos clínicos. Sin embargo, todo este proceso se deberá de desarrollar con una nueva molécula más estable que BL001 y que pueda ser  adaptada su administración por vía oral, en formato de cápsula o pastillas en vez de mediante una inyección.

 

El futuro nos espera: la cura para la diabetes.

 

Hasta ahora, las terapias diseñadas para inhibir el sistema inmune usando anticuerpos monoclonales CD3 o neutralizando citoquinas porinflamatorias, han tenido limitados éxitos clínicos por sí solas, debido en parte a que al inhibir las reacciones inmunes e inflamatorias en el páncreas se impide a su vez la reparación y regeneración de la masa de las células beta, como ya se ha observado de manera similar en los procesos de cicatrización de las heridas en este órgano.

De este modo, se han de desarrollar nuevas terapias con agentes o combinación de fármacos que solucionen ambos procesos, autoinmunidad e inflamación y regeneración. Entre estas nuevas terapias podemos destacar las desarrolladas combinando agentes inmunosupresores con anticuerpos monoclonales anti-CD3 y anti-CD2 con proteínas de fusión como Etanercept (inhibidor de TNF-α) o Abatacept (CTLA4-Ig), o el uso de terapias autoantigénicas como la proinsulina glutamato descarboxilasa, que prolongan los efectos de las anteriores, y añadir agentes que faciliten la regeneración de las células beta, como el GLP1 (Glucagon-like peptide).

   

Y tú ¿qué combinación crees que será la más efectiva para curar la diabetes de tipo 1?  

 

La diabetes es la enfermedad con la prevalencia más alta del mundo: afecta a 430 millones de personas. De esas, aproximadamente el 95% son de tipo 2 y el 5% son de tipo 1. Mientras que la diabetes de tipo 2 suele aparecer en adultos con obesidad y se puede controlar con la pérdida de peso, la de tipo 1 es una enfermedad autoinmune que no tiene cura y requiere la inyección periódica de insulina. No siempre se manifiesta en la infancia, ya que puede aparecer en adultos después de una reacción inmunológica fuerte, por ejemplo tras una infección o accidente. 

En España hay casi cuatro millones de personas con diabetes y 3,5 millones en riesgo de desarrollar la enfermedad. Supone un coste directo del 10% del presupuesto sanitario español. En 2015, este gasto fue de unos 6.000 millones de euros. “Cualquier esfuerzo de investigación o de educación en torno a la diabetes, cualquier actuación que hagamos que disminuya estas cifras, aumentará la sostenibilidad del sistema”, defiende el ex-ministro de sanidad Bernat Soria, que ha participado en este estudio. Su centro de investigación, Cabimer, cuenta con cinco grupos científicos distintos especializados en diabetes. Fuente El pais.

 

 

Referencias:

 

  1. LRH-1 agonism favours an immune-islet dialogue which protects against diabetes mellitus. Nature Communicationsvolume 9, Article number: 1488 (2018) doi:10.1038/s41467-018-03943-0
  2. https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs40265-015-0511-x
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David Valero Torresano

David Valero Torresano, fundador de Inspira Biotech. Graduado en Biología y máster en Oncología Farmacéutica, ha trabajado como Especialista de producto para una Multinacional Japonesa del sector Biomédico líder mundial en hematología, y ha desarrollado estancias y colaboraciones de investigación en diferentes Hospitales y Centros de Investigación de España. De marcado espíritu emprendedor y creativo ha participado en el programa YUZZ para jóvenes emprendedores presentándose con el proyecto Dreamalife, consistente en el desarrollo y la introducción en el mercado de nuevos sistemas de diagnóstico in vitro basados en la tecnología CRISPR-Cas9 para el desarrollo de la medicina personalizada. Contacta a través de: dvalero@inspirabiotech.com

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