Cura da Diabetes Tipo 1: Avanços Recentes

O tratamento atual da Diabetes Mellitus Tipo 1 (DMT1) concentra-se no controlo da glicemia para prevenir complicações micro e macrovasculares. Isso é realizado principalmente através de injeções diárias de insulina e automonitorização da glicose sanguínea (SMGB). A introdução de diferentes formulações de insulina, incluindo análogos de ação rápida e longa duração (como Lispro, Aspart, Glulisina, Detemir e Glargina), melhorou significativamente a qualidade de vida dos pacientes, reduzindo a incidência de hipoglicemias em comparação com as insulinas humanas tradicionais. No entanto, mesmo com o desenvolvimento de novos dispositivos, como sistemas de ansa fechada, que visam um controle glicêmico mais fisiológico, os doentes ainda necessitam de automonitorização invasiva e tratamento crônico, exigindo supervisão constante e afetando sua qualidade de vida. A manutenção da normoglicemia é o objetivo principal, mas a terapia atual não é considerada uma cura, sendo um tratamento contínuo e que requer a intervenção diária do paciente. O uso de bombas de insulina, com infusão subcutânea contínua (CSII), proporciona uma administração mais precisa, principalmente com a utilização de análogos de insulina de ação rápida, que permite melhor ajuste de bólus para as refeições e correção de picos glicêmicos. A monitorização contínua da glicose (CGM) surgiu para superar as limitações da SMGB, fornecendo dados em tempo real (RT-CGM) e permitindo ajustes mais precisos na terapia, otimizando os níveis de HbA1c.

O transplante de pâncreas, iniciado em 1966, representa uma abordagem curativa para a DMT1, restaurando a homeostase normal da glicose e eliminando o risco de hipoglicemias associadas à terapia com insulina. No entanto, a elevada taxa de rejeição imunológica do enxerto, requerendo imunossupressão agressiva, constitui um grande obstáculo. Os efeitos colaterais da imunossupressão, como aumento de infecções, retardo na cicatrização e disfunção renal, limitam a ampla aceitação deste procedimento. O transplante de ilhotas pancreáticas surgiu como uma técnica menos invasiva, mas também necessita de imunossupressão. Para contornar essa necessidade e seus efeitos adversos, foram desenvolvidas macro, micro e nanocapsulas para promover o imunoisolamento das ilhotas, tornando-as uma abordagem mais promissora. Apesar das vantagens do transplante de ilhotas, existem desafios, como a necessidade de um grande número de ilhotas por quilograma de peso do receptor, o risco de trombose da veia porta, e a possibilidade de sensibilização aos antígenos HLA do doador. A utilização de terapias indutoras de depleção de células T, imunossupressão com tacrolimus e seleção de doadores compatíveis pode minimizar esses riscos, porém o uso prolongado de imunossupressores aumenta o risco de malignidades. Embora o transplante de ilhotas seja atrativo pelos riscos mínimos comparados ao transplante de pâncreas total, a complexidade dos protocolos de isolamento e manutenção da viabilidade das ilhotas após criopreservação limita a sua aplicação a adultos com DMT1 instável.

A investigação em regeneração pancreática centra-se no potencial de células progenitoras no pâncreas adulto, particularmente as células acinares e ductais. Estudos demonstraram a capacidade das células acinares de se transdiferenciar em células beta produtoras de insulina em modelos animais, utilizando protocolos baseados em citocinas, embora a funcionalidade a longo prazo ainda necessite de investigação. As células ductais pancreáticas também apresentam potencial regenerativo, com a re-expressão da neurogenina 3 (NGN3) identificada como um passo essencial na diferenciação em células beta funcionais. Tentativas de transdiferenciação de hepatócitos em células produtoras de insulina tiveram sucesso em roedores, mas a utilização de adenovírus limita a sua aplicabilidade em humanos. A abordagem mais recente para a obtenção de uma fonte ilimitada de células beta é o uso de células estaminais, como as células estaminais embrionárias humanas (hESCs) e as células estaminais pluripotentes induzidas humanas (iPSCs). Estas células têm potencial terapêutico significativo, não só pela sua capacidade regenerativa, mas também pelo potencial imunomodulador. A utilização de progenitores pancreáticos derivados de hESCs mostrou-se mais eficaz em restaurar a normoglicemia comparativamente ao uso de células beta completamente diferenciadas, sugerindo a existência de sinais de diferenciação importantes no microambiente pancreático. No entanto, o transplante de células não totalmente diferenciadas de hESCs apresenta risco oncogênico, necessitando de técnicas de purificação celular para diminuir esse risco. A utilização de iPSCs, obtidas através de reprogramação de células somáticas, representa uma opção promissora, sendo mais específicas ao doente, mas ainda há desafios de eficácia e segurança.

O transplante de pâncreas, iniciado em 1966, representa um método de cura para a diabetes mellitus tipo 1 (DMT1), restaurando a homeostasia da glicose e eliminando a necessidade de injeções de insulina. Um transplante bem-sucedido resulta no controle rápido da hiperglicemia e previne ou reverte complicações da doença. Apesar do potencial curativo, o procedimento apresenta uma taxa significativa de rejeição imunológica, exigindo imunossupressão. Essa imunossupressão, embora essencial para evitar a rejeição do enxerto, traz efeitos colaterais importantes, como aumento da incidência de infecções, problemas de cicatrização e disfunção renal. A disfunção renal, em particular, limita a utilização do transplante de pâncreas, especialmente na ausência de nefropatia diabética avançada. Embora a substituição de imunossupressores tradicionais por outros mais modernos tenha melhorado os resultados a longo prazo, a complexidade do procedimento, associada a uma morbidade e mortalidade cirúrgica significativa (22% em 10 anos pós-transplante), além da limitada disponibilidade de órgãos e a qualidade variável dos mesmos, constitui um obstáculo à sua mais ampla aplicação. A idade avançada do doador pode afetar os resultados a longo prazo, apesar de ser aceitável a curto prazo.

O transplante de ilhotas pancreáticas surgiu como uma alternativa menos invasiva ao transplante de pâncreas total, também com potencial curativo para a DMT1. Apesar de menos invasiva, esta técnica também requer imunossupressão para evitar a rejeição do enxerto. Para minimizar a necessidade de imunossupressão e seus efeitos colaterais, têm sido desenvolvidas macro, micro e nanocapsulas para promover o imunoisolamento das ilhotas, aumentando assim a sua viabilidade e função a longo prazo. Embora menos invasiva que o transplante de pâncreas, o procedimento de transplante de ilhotas também apresenta desafios, como a necessidade de um número elevado de ilhotas por quilograma de peso do receptor, o que pode exigir a utilização de ilhotas de mais de um pâncreas. Existe um risco potencial de trombose da veia porta, principalmente no transplante intra-hepático, embora protocolos rigorosos de heparinização possam mitigar este risco. Outras complicações potenciais, como a subida transitória das transaminases ou microesteatose, geralmente são reversíveis ou sem significado clínico. A sensibilização aos antígenos HLA do doador representa um fator a considerar, mas pode ser minimizada com a utilização de terapias de depleção de células T, imunossupressão com tacrolimus e seleção cuidadosa de doadores. Apesar do potencial risco de malignidades com uso prolongado de imunossupressão, os riscos mínimos associados ao transplante de ilhotas tornam esta abordagem bastante atrativa comparada ao transplante de pâncreas total.

Para reduzir a dependência de fármacos imunossupressores e seus efeitos colaterais no transplante de ilhotas, o encapsulamento das células em membranas semipermeáveis tem sido explorado. Duas abordagens principais são utilizadas: macrocápsulas (com grande número de ilhotas) e microcápsulas (com 1 a 2 ilhotas em cada dispositivo, necessitando de um maior número de microesferas para transplante). As microcápsulas revestidas com a quimiocina CXCL12 demonstram um potencial aumento na função das ilhotas em roedores diabéticos, protegendo-as da rejeição aguda mediada por células, embora a imunidade humoral não seja totalmente impedida. A pesquisa com hidrogéis elásticos como material de encapsulamento mostra-se promissora, adaptando-se à forma e tamanho das ilhotas, promovendo a euglicemia em roedores por até 72 dias. A espessura das membranas de alginato e o tamanho dos poros representam limitações para o imunoisolamento a longo prazo, ao contrário das membranas inorgânicas de silicone, alumínio e titânio, que possuem nanoporos de tamanho mais adequado. Em suma, o encapsulamento de ilhotas apresenta-se como uma estratégia viável para melhorar a eficácia e segurança do transplante de ilhotas na DMT1, reduzindo a necessidade de imunossupressão, embora a pesquisa continue em desenvolvimento para otimizar materiais e técnicas.

Embora a neogênese seja reconhecida como o principal processo de desenvolvimento pancreático embrionário, sua ocorrência em adultos ainda é objeto de investigação. Estudos apontam para a existência de células progenitoras no pâncreas exócrino humano, com as células acinares, que representam a maior parte da massa pancreática, sendo de particular interesse como possíveis progenitores. Diversos estudos demonstraram o potencial dessas células em protocolos de transdiferenciação in situ, como o desenvolvido por Bonfanti et al., baseado em citocinas (fator de crescimento epidermal e fator neurotrófico ciliar) e que resultou na normalização da glicemia em roedores diabéticos durante 5 dias, com a detecção de novas células beta originárias das células acinares. Além das células acinares, as células ductais pancreáticas, que constituem cerca de 35% da massa celular pancreática, são facilmente purificadas e resistentes a procedimentos de isolamento, apresentando também características promissoras para a regeneração. A re-expressão da neurogenina 3 (NGN3) nessas células é crucial para a diferenciação em células beta funcionais, embora a funcionalidade a longo prazo ainda precise de mais estudos. A descoberta de mecanismos de detecção e transdução de sinal de glicose em células pancreáticas levou a testes de transdiferenciação celular em hepatócitos, com sucesso em modelos de roedores usando transferência gênica mediada por adenovírus (PDX1, NeuroD e MafA). No entanto, questões de segurança associadas ao uso de adenovírus e a formação de células com fenótipo híbrido hepato-pancreático limitam a aplicação clínica dessa abordagem.

As células estaminais representam uma abordagem recente e promissora para a geração ilimitada de células beta para o tratamento da DMT1. Seu potencial terapêutico reside na capacidade regenerativa intrínseca e no potencial imunomodulador. A capacidade regenerativa permite a produção de células secretoras de insulina responsivas à glicose para transplante, enquanto as propriedades imunomoduladoras podem impedir a destruição de células beta remanescentes, facilitar a regeneração endógena, reduzir a rejeição de transplantes e prevenir a recorrência da autoimunidade. A diferenciação eficiente de células beta in vivo depende de fatores difíceis de replicar in vitro, como a vascularização e a interação com tecidos adjacentes. O transplante de células estaminais embrionárias humanas (hESCs) não completamente diferenciadas, no entanto, carrega um risco oncogênico, especialmente a formação de teratomas. Estudos focam-se em contornar esse problema através da triagem de progenitores pancreáticos e métodos de ablação de células tumorais usando anticorpos. Técnicas de purificação celular, como triagem por fluorescência ou magneticamente, seleção genética e marcadores de superfície celular, ajudam a evitar a implantação de células indiferenciadas, minimizando o risco de oncogênese. O transplante de progenitores pancreáticos derivados de hESCs, em vez de células beta completamente diferenciadas, demonstrou maior eficácia em restaurar a normoglicemia, sugerindo a importância de sinais de diferenciação intrínsecos ao microambiente pancreático ainda desconhecidos. As células progenitoras retêm um perfil estaminal favorável à maturação em células produtoras de insulina que respondem adequadamente à hiperglicemia.

A indução de pluripotência a partir de células somáticas permite a produção de células estaminais pluripotentes induzidas humanas (iPSCs), específicas do paciente, eliminando o risco de rejeição. A alta atividade da telomerase e hipometilação de promotores de genes nas iPSCs são semelhantes às hESCs, tornando-as uma excelente opção para o tratamento celular da DMT1. Tradicionalmente, a produção de iPSCs envolvia a inserção de fatores de transcrição por retrovírus, mas a integração retroviral e o risco de tumorigênese associado limitam sua aplicação clínica. Plasmídeos episomais surgem como uma alternativa segura para reprogramação de fibroblastos e células sanguíneas, evitando a mutagênese de inserção. A conversão bem-sucedida de iPSCs em células pancreáticas produtoras de insulina é avaliada pela expressão de fatores como PSX1 e NKX6-1. Pagliuca et al. produziram células beta derivadas de iPSCs (células SC-β) que retinham a produção de insulina após transplante, mas a rejeição imune continua um desafio. Estratégias atuais combinam células SC-β encapsuladas com células-tronco mesenquimais (MSCs), células T reguladoras e células de Sertoli para diminuir a imunogenicidade. A integração de agentes imunossupressores na membrana da microcápsula, como o ácido ursodeoxicólico, melhora a viabilidade das células beta encapsuladas.

As células estaminais embrionárias humanas (hESCs) apresentam um potencial terapêutico significativo para a DMT1 devido à sua capacidade regenerativa e imunomoduladora. A capacidade regenerativa permite a produção de células secretoras de insulina responsivas à glicose, que podem ser utilizadas em transplantes. As propriedades imunomoduladoras podem ser exploradas para impedir a destruição das células beta, preservar a massa celular residual, facilitar a regeneração endógena das células beta, diminuir a rejeição de transplantes e prevenir a recorrência de autoimunidade. No entanto, o uso de hESCs apresenta desafios. O transplante de células hESCs não completamente diferenciadas carrega um risco oncogénico, principalmente em relação à formação de teratomas. Para contornar esse problema, pesquisas investigam a triagem de progenitores pancreáticos e métodos baseados em anticorpos para a ablação de células tumorais. Outras técnicas de purificação celular, como triagem de células ativadas por fluorescência ou magneticamente, seleção genética ou marcadores de superfície celular, podem auxiliar na prevenção da implantação de células indiferenciadas, reduzindo assim o risco de oncogénese. Estudos mostraram que o transplante de progenitores pancreáticos derivados de hESCs é mais eficaz em restaurar a normoglicemia através da liberação de insulina dependente de glicose do que o transplante de células beta completamente diferenciadas, indicando que o microambiente pancreático desempenha um papel crucial no desenvolvimento da linhagem celular e na função das células beta. Ainda há fatores intrínsecos ao microambiente pancreático que são desconhecidos e influenciam a diferenciação e maturação das células beta. Por isso, a pesquisa continua buscando uma compreensão mais completa desses mecanismos.

As células estaminais pluripotentes induzidas humanas (iPSCs) são geradas a partir da reprogramação de células somáticas, oferecendo uma alternativa às hESCs. Sua principal vantagem é a especificidade do paciente, eliminando o risco de rejeição imune. A indução de pluripotência é alcançada através da expressão dirigida de fatores de transcrição específicos, resultando em células com alta atividade da telomerase e hipometilação de promotores de genes, características semelhantes às hESCs. A produção tradicional de iPSCs utilizava retrovírus para inserir fatores de transcrição, mas a integração retroviral e o risco de tumorigênese limitam sua aplicação clínica. Plasmídeos episomais surgem como uma alternativa mais segura, demonstrando capacidade de reprogramar fibroblastos e células sanguíneas de forma confiável. A conversão bem-sucedida de iPSCs em células pancreáticas maduras produtoras de insulina é avaliada pela expressão de fatores essenciais como PSX1 e NKX6-1. Estudos, como o de Pagliuca et al., conseguiram produzir células beta derivadas de iPSCs (células SC-β) que secretam insulina de forma apropriada após transplante em roedores. No entanto, contornar a rejeição imune em pacientes com DMT1, mesmo utilizando células SC-β derivadas das próprias células somáticas do doente, ainda representa um desafio. Para aumentar a sobrevivência in vivo, as células SC-β são introduzidas em microcápsulas com imunomoduladores.

As células mesenquimais (MSCs) exibem propriedades citoprotetoras, secretando fatores solúveis que inibem a apoptose e promovem a angiogênese e a sobrevivência celular. Sua associação ao transplante de ilhotas pode prevenir a perda significativa de ilhotas devido à reação inflamatória inicial, hipoxia e lesão de reperfusão pós-isquemia. Estudos demonstram seu efeito anti-apoptótico e melhoria na angiogênese. A anexina A1, uma proteína sobreexpressa em algumas MSCs, aumenta a secreção de insulina estimulada pela glicose e reduz a atividade da caspase 3/7 in vitro. No entanto, outros fatores também podem estar envolvidos na função protetora das MSCs. Biomarcadores de capacidade regenerativa das ilhotas, como a interface de elastina microfibrila 1 e a proteína quinase ligada à integrina, são altamente expressos em algumas MSCs, exigindo mais estudos para confirmar sua importância. A via de administração ótima e o número de MSCs necessárias para uma terapia bem-sucedida ainda precisam ser determinados. O tecido placentário, por sua vez, é uma fonte rica em células estaminais, as hAECs, que expressam marcadores de células-tronco e têm a capacidade de se diferenciar nas três camadas germinativas. As vantagens do uso de células derivadas da placenta incluem a disponibilidade universal de amostras, procedimentos de recolha não invasivos, ausência de questões éticas e baixo risco de doença enxerto versus hospedeiro. Estudos mostraram a capacidade de diferenciar hAECs em células produtoras de insulina em resposta à glicose. Finalmente, estratégias imunomoduladoras, como a vacina GAD65, visam modular a resposta imune para induzir tolerância aos antígenos e preservar a função das células beta remanescentes nos estágios iniciais da DMT1.

As células estaminais surgem como uma abordagem promissora para a cura da DMT1, não apenas pela sua capacidade regenerativa, mas também pelo seu potencial imunomodulador. Sua capacidade regenerativa permite a produção de células secretoras de insulina responsivas à glicose, ideais para transplante. As propriedades imunomoduladoras podem ser cruciais para prevenir a destruição das células beta remanescentes no pâncreas, preservar a sua massa funcional, auxiliar na regeneração endógena, diminuir a rejeição de transplantes de ilhotas, e prevenir a recorrência de autoimunidade. Diversos tipos de células estaminais são investigados, incluindo as células estaminais embrionárias humanas (hESCs) e as células estaminais pluripotentes induzidas (iPSCs), que apresentam vantagens distintas. As hESCs oferecem um grande potencial regenerativo, mas o risco de formação de teratomas em caso de transplante de células imaturas precisa ser cuidadosamente mitigado por meio de técnicas de purificação celular. As iPSCs, por sua vez, derivadas de células somáticas do próprio paciente, eliminam a possibilidade de rejeição, mas sua produção segura e eficiente ainda é um foco de pesquisa, explorando alternativas à integração retroviral para minimizar a tumorigênese. A combinação de células estaminais com estratégias de encapsulamento para imunoisolamento é uma área ativa de investigação.

As células mesenquimais (MSCs) demonstram um papel importante na imunomodulação no contexto da DMT1. Suas propriedades citoprotetoras, decorrentes da secreção de fatores solúveis, inibem a apoptose e promovem a angiogênese e a sobrevivência celular. Quando associadas ao transplante de ilhotas, as MSCs podem prevenir a perda significativa destas devido à reação inflamatória inicial, hipoxia e lesão por reperfusão pós-isquemia. Estudos demonstram que as MSCs apresentam um efeito anti-apoptótico, associado à expressão de Bcl-2 e baixos níveis de caspase 3 clivada, e promovem a angiogênese através da maior produção de VEGF (fator de crescimento vascular). Pesquisas mais recentes identificaram a anexina A1 como uma proteína sobreexpressa em algumas MSCs, que aumenta a secreção de insulina e reduz a atividade da caspase 3/7 in vitro. No entanto, a ausência dessa proteína não elimina o efeito protetor das MSCs, sugerindo a existência de outros fatores importantes. A identificação de biomarcadores de capacidade regenerativa em algumas MSCs, como a interface de elastina microfibrila 1 e a proteína quinase ligada à integrina, abre novas perspectivas para o estudo da sua função no transplante de ilhotas, embora mais estudos sejam necessários para comprovar sua importância em modelos pré-clínicos.

As células epiteliais amnióticas (hAECs), derivadas do tecido placentário, representam uma fonte abundante de células estaminais com potencial na medicina regenerativa, incluindo o tratamento da DMT1. Estudos mostram que as hAECs expressam marcadores de células estaminais e retêm a capacidade de se diferenciar nas três camadas germinativas. As vantagens de usar células derivadas da placenta incluem disponibilidade universal, técnicas de recolha não invasivas, ausência de questões éticas e baixo risco de doença enxerto versus hospedeiro. Estudos demonstraram a possibilidade de diferenciar hAECs em células produtoras de insulina responsivas à glicose. Além das células estaminais, outras estratégias de imunomodulação, como a vacina GAD65, são exploradas para preservar a função das células beta remanescentes em estágios iniciais da DMT1. Esta estratégia visa modular a resposta imune, induzindo tolerância aos antígenos e substituindo o processo destrutivo por um de tolerância, similar ao que ocorre em muitas alergias. Em resumo, a pesquisa em células estaminais, com diferentes fontes e aplicações, e outras abordagens imunomoduladoras, representa um campo ativo e promissor para o tratamento e, potencialmente, cura da DMT1.