Las inyecciones de insulina podrían sustituirse algún día por música rock: ¿En qué consiste este avance iónico?

Más de 37 millones de personas en Estados Unidos padecen diabetes. Según la Asociación Americana de Diabetes, 8,4 millones de estadounidenses necesitaron inyectarse insulina en 2022 para reducir su nivel de azúcar en sangre. Sin embargo, la insulina es difícil de administrar por vía oral porque es una proteína que se destruye fácilmente en el estómago.

Aunque los investigadores están desarrollando píldoras resistentes a la digestión en el estómago y parches cutáneos que controlan el azúcar en sangre y liberan insulina automáticamente, actualmente la forma más fiable de administrarse insulina es mediante inyecciones frecuentes.

Soy profesor de farmacología y toxicología en la Facultad de Medicina de la Universidad de Indiana, donde mis colegas y yo estudiamos los sistemas de administración de fármacos. Somos conscientes de que investigar nuevas formas innovadoras de hacer llegar los medicamentos al organismo puede mejorar la respuesta y el cumplimiento de los tratamientos por parte de los pacientes. Y está claro que encontrar una forma más fácil de administrarse la insulina sería música para los oídos de muchos diabéticos, sobre todo para los que no son aficionados a las agujas.

En un estudio reciente publicado en 'The Lancet Diabetes & Endocrinology', los investigadores diseñaron células que liberan insulina en respuesta a ondas sonoras específicas: la música del grupo Queen. Aunque aún le queda mucho camino por recorrer, este nuevo sistema podría algún día sustituir la inyección de insulina por una dosis de rocanrol.

La diabetes es una enfermedad crónica que aparece cuando el organismo no produce suficiente insulina o no responde a ella. La insulina es una hormona que produce el páncreas en respuesta al aumento de la concentración de azúcar en la sangre mientras el cuerpo digiere los alimentos. Esta hormona crucial extrae esos azúcares de la sangre y los transporta a los músculos y tejidos, donde se utilizan o almacenan como energía.

Sin insulina, los niveles de azúcar en sangre se mantienen elevados y provocan síntomas como micción frecuente, sed, visión borrosa y fatiga. Si no se trata, esta hiperglucemia puede poner en peligro la vida y causar daños orgánicos, o incluso un coma diabético.

Según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades de EE. UU., la diabetes es la causa número 1 de insuficiencia renal, amputaciones de miembros inferiores y ceguera en adultos, lo que la convierte en la octava causa de muerte en EE. UU.

El tratamiento frente a la diabetes es sencillo: cuando el cuerpo carece de insulina, hay que administrarle más insulina. Los científicos ya dominan cómo fabricar la hormona, pero la inyección directa es la única forma eficaz de introducirla en el organismo. Los pacientes diabéticos suelen tener que llevar frascos de insulina y agujas a todas partes. Teniendo en cuenta que muchas personas temen las agujas, ésta puede no ser la forma ideal de controlar la enfermedad.

Este reto ha impulsado a los investigadores a buscar nuevas formas de administrar insulina más fácilmente.

Las células son la unidad básica de la vida. Su cuerpo está compuesto por cientos de tipos diferentes de células que desempeñan funciones especializadas. En algunos pacientes diabéticos, las células beta pancreáticas que producen insulina funcionan mal o han muerto. ¿Y si hubiera una forma de sustituir esas células defectuosas por otras nuevas capaces de producir insulina a demanda?

Ahí es donde entra en juego la ingeniería celular. Consiste en modificar genéticamente una célula para que realice una función específica, como producir insulina. Instalar el gen que produce la insulina en las células no es difícil, pero controlar cuándo la produce ha sido todo un reto hasta ahora. Porque la insulina sólo debe producirse en respuesta a niveles elevados de azúcar en sangre tras una comida, no en cualquier otro momento.

Los científicos han estado explorando la idea de utilizar canales iónicos –proteínas incrustadas en la membrana celular que regulan el flujo de iones como el calcio o el cloruro– como un dispositivo teledirigido para activar la actividad celular. Las células con tipos específicos de canales iónicos en sus membranas pueden activarse en respuesta a determinados estímulos, como la luz, la electricidad, los campos magnéticos o la estimulación mecánica. Estos canales iónicos existen de forma natural como dispositivos sensoriales que ayudan a las células y organismos a responder a la luz, el magnetismo, el tacto o el sonido. Por ejemplo, las células ciliadas del oído interno tienen canales iónicos mecanosensibles que responden a las ondas sonoras.

El profesor de bioingeniería Martin Fussenegger, de la ETH de Zúrich, dirigió un estudio reciente en el que se utilizó un canal iónico mecanosensible como “mando a distancia” para indicar a las células que produjeran insulina en respuesta a ondas sonoras específicas. Estas “células controladas por MUSIC que liberan insulina” (MUSIC es la abreviatura anglosajona de control celular inducible por música) se cultivaron en el laboratorio junto a altavoces. Su equipo probó diversos géneros musicales de distintas intensidades y velocidades.

Entre las melodías que reprodujeron se encontraban canciones pop como 'Billie Jean' de Michael Jackson, 'We Will Rock You' de Queen y 'Hotel California' de los Eagles; piezas clásicas como 'Für Elise' de Beethoven y 'Alla Turca' de Mozart; y temas de películas como 'Live To Rise' de Soundgarden, que apareció en Los Vengadores, una película de Marvel. Descubrieron que la música pop con muchos graves y las bandas sonoras de películas eran más capaces de desencadenar la liberación de insulina en comparación con la música clásica. Y también consiguieron que las células liberasen insulina a los pocos minutos de la exposición a la canción.

En concreto, descubrieron que la canción de Queen 'We Will Rock You' imitaba con mayor fidelidad el ritmo de liberación de insulina en las células beta pancreáticas normales.

A continuación, el equipo implantó las células liberadoras de insulina controladas por MUSIC en ratones diabéticos. Al escuchar la canción de Queen durante 15 minutos una vez al día, la cantidad de insulina en sangre volvió a niveles normales. Los niveles de azúcar en sangre también volvieron a la normalidad. En cambio, los ratones que no fueron expuestos a la canción permanecieron hiperglucémicos.

A pesar de estos prometedores resultados, se necesita mucha más investigación antes de que este enfoque musical para producir insulina pueda considerarse para uso humano.

Una de las preocupaciones es la posibilidad de producir demasiada insulina, lo que también puede causar problemas de salud. El estudio de Fussenegger descubrió que las conversaciones y el ruido de fondo –de aviones, cortacéspedes o camiones de bomberos– no activaban el sistema de producción de insulina en ratones. Además, era necesario que la música sonara cerca del abdomen, donde se implantaron las células liberadoras de insulina controladas por MUSIC.

En un correo electrónico, Fussenegger explicó que deben realizarse ensayos clínicos exhaustivos para garantizar la eficacia y seguridad de la técnica y determinar cuánto pueden durar los implantes celulares. Como ocurre con la introducción de cualquier material extraño en el organismo, el rechazo tisular también es motivo de preocupación.

La ingeniería celular podría proporcionar algún día una alternativa muy necesaria a las frecuentes inyecciones de insulina para los millones de diabéticos de todo el mundo. En el futuro, podrían diseñarse distintos tipos de células para liberar otros fármacos en el organismo de forma más cómoda.

Escrito por Bill Sulliva, professor of Pharmacology & Toxicology, Indiana University.