¿Nos estamos acercando al día en que la diabetes ya no se controla ni se controla con análisis de azúcar en la sangre, inyecciones de insulina y tratamientos farmacológicos?
Un equipo dirigido por GE Research, que incluye los Institutos Feinstein para la Investigación Médica, la Facultad de Ingeniería Samueli de la UCLA, la Facultad de Medicina de Yale y la Facultad de Medicina de Albany, ha demostrado la capacidad de prevenir o revertir la aparición de la diabetes en estudios de tres estudios preclínicos diferentes. El equipo informó sobre sus hallazgos en la última edición de Nature Biomedical Engineering .
Los hallazgos informados representan un hito significativo en el campo de la medicina bioelectrónica, que está explorando nuevas formas de tratar enfermedades crónicas como la diabetes utilizando dispositivos electrónicos para modular el sistema nervioso del cuerpo.
Más de 650 millones de adultos en todo el mundo son obesos, lo que a menudo los deja vulnerables a una serie de comorbilidades médicas y, a pesar de la necesidad urgente de tratamientos, actualmente no se dispone de enfoques terapéuticos específicos de larga duración. En la obesidad, los marcadores proinflamatorios, como las proteínas citoquinas, se han asociado con hiperglucemia, resistencia a la insulina e hipertensión. Además, la obesidad conduce a una reducción de la actividad del nervio vago y a una disfunción metabólica.
Durante los últimos 6 años, GE Research ha sido pionera en la medicina bioelectrónica basada en ultrasonido, desarrollando una nueva técnica de estimulación no invasiva que utiliza ultrasonido para estimular vías neuronales específicas dentro de órganos que están asociados con enfermedades. Los estudios de diabetes informados en el artículo de Nature Biomedical Engineering fueron apoyados en parte por la Oficina de Tecnologías Biológicas (BTO) de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA).
Christopher Puleo, ingeniero biomédico sénior de GE Research que codirigió los estudios de diabetes y autor correspondiente del artículo de Nature Biomedical Engineering, está entusiasmado con el progreso que ha logrado el equipo para demostrar este nuevo tratamiento potencial para la diabetes y afirma: “ Hemos demostrado que la ecografía se puede utilizar para prevenir o revertir la diabetes en estos estudios preclínicos. Ahora estamos en medio de ensayos de viabilidad en humanos con un grupo de sujetos diabéticos tipo 2, lo que comienza nuestro trabajo hacia la traducción clínica”.
“El uso de ultrasonido podría cambiar las reglas del juego en la forma en que los medicamentos bioelectrónicos se usan y se aplican a enfermedades, como la diabetes tipo 2, en el futuro”, agregó Puleo. “Los métodos no farmacéuticos y basados en dispositivos para aumentar o reemplazar los tratamientos farmacológicos actuales pueden agregar una nueva opción terapéutica para médicos y pacientes en el futuro”.
Desde el inicio de estos estudios de diabetes, ha sido un verdadero esfuerzo de equipo colaborativo entre todos los socios para lograr el extraordinario progreso logrado hasta la fecha. Desde los primeros estudios de GE que muestran resultados iniciales utilizando prototipos de dispositivos de ultrasonido con modelos diabéticos; el trabajo luego se expandió a través de un programa financiado por DARPA.
Esto fue seguido por trabajo adicional en sitios asociados que investigan: Los canales de iones específicos asociados con el efecto de ultrasonido dentro de cultivos in vitro (Escuela de Ingeniería UCLA Samueli; Laboratorio Di Carlo); los efectos directos de la estimulación por ultrasonido en la actividad nerviosa utilizando electrodos de registro (Albany Medical College; Shin Lab); probar el efecto del tratamiento con ultrasonido en un segundo y tercer modelo (Feinstein Institutes for Medical Research (FIMR); Chavan and S. Zanos Labs); y la magnitud del efecto sobre la glucosa en sangre utilizando métodos cuantitativos de sujeción de glucosa (Escuela de Medicina de Yale; Herzog Lab y FIMR; S. Zanos Lab).
(CRÉDITO: General Electric)
Sangeeta Chavan, PhD (profesora del Instituto de Medicina Bioelectrónica de los Institutos Feinstein y una de las autoras principales del artículo) dijo: “No existen tratamientos clínicos duraderos para combatir la diabetes. Esta emocionante investigación es un gran paso adelante para aprovechar un enfoque novedoso que utiliza la estimulación por ultrasonido y la medicina bioelectrónica para aliviar y potencialmente revertir una enfermedad que afecta a millones de personas en todo el mundo”.
Stavros Zanos, MD, PhD (profesor asociado en el Instituto de Medicina Bioelectrónica de los Institutos Feinstein y uno de los autores principales del artículo) dijo: “Además de demostrar una terapia potencial para la diabetes, este artículo comienza a unir mecánicamente a corto plazo y los efectos fisiológicos y metabólicos a largo plazo de la neuromodulación, un eslabón perdido en la forma en que entendemos, optimizamos e implementamos clínicamente las terapias de neuromodulación”.
Raimund Herzog, MD, MHS, es profesor asociado (endocrinología) en el Departamento de Medicina Interna de la Facultad de Medicina de Yale y miembro del Centro de Investigación de Diabetes de Yale. «Aunque ya tenemos disponible una gran variedad de medicamentos antidiabéticos para tratar los niveles altos de glucosa, siempre estamos buscando nuevas formas de mejorar la sensibilidad a la insulina en la diabetes.
Desafortunadamente, actualmente solo hay muy pocos medicamentos que puedan hacer eso. Si nuestros ensayos clínicos en curso confirman la promesa de los estudios preclínicos informados en este documento, y el ultrasonido se puede usar para reducir los niveles de insulina y glucosa, la neuromodulación por ultrasonido representaría una adición emocionante y completamente nueva a las opciones de tratamiento actuales para nuestros pacientes. .»
Dino Di Carlo, coautor del estudio y profesor de bioingeniería en la Escuela de Ingeniería Samueloi de la UCLA, dijo: “Nuestros estudios indican que el ultrasonido enfocado activa las neuronas a través de canales iónicos que son sensibles a las fuerzas mecánicas. Esta es una vía completamente nueva para interactuar con nuestro cuerpo y tratar enfermedades”.
Damian S. Shin, Ph.D., presidente interino y profesor asociado del Departamento de Neurociencia y Terapéutica Experimental de Albany Medical College, dijo: “Los hallazgos de este esfuerzo colaborativo son realmente emocionantes. Si se confirma, nuestro trabajo podría conducir a una forma innovadora y no invasiva de tratar la diabetes tipo 2. Estamos orgullosos de haber ayudado a sentar las bases para futuros estudios clínicos”.
Victoria Cotero (autora principal del estudio de GE) señaló que los hallazgos informados en Nature Biomedical Engineering mostraron que la técnica de estimulación no invasiva de GE que utiliza ultrasonido fue efectiva tanto en modelos genéticos como inducidos por la dieta de diabetes tipo 2. En ambos casos, el tratamiento logró mejorar tanto la tolerancia a la glucosa como la resistencia a la insulina.
Jeffrey Ashe (ingeniero eléctrico sénior del proyecto) dijo: «Uno de los factores que el equipo dirigido por GE Research aún está determinando es la frecuencia de los tratamientos necesarios para mantener la reversión de la diabetes bajo diferentes parámetros de estimulación». En estos estudios, el equipo descubrió que los tratamientos cortos regulares (es decir, 3 minutos todos los días) dieron como resultado el mantenimiento a largo plazo de los niveles normales de glucosa en sangre.
Luego de los estudios preclínicos informados, GE Research y sus colaboradores se han involucrado en estudios clínicos preclínicos e iniciales adicionales que investigan los efectos de la dosificación alternativa (es decir, el tipo de pulso de ultrasonido y la duración del tratamiento). El equipo informará sobre esos estudios más adelante este año.