Si no sabes de qué estoy hablando, te hago una breve introducción. Hace unos días el ETH de Zúrich se ha hecho noticia gracias al Profesor y Doctor Martin Fussenegger y su equipo de investigadores, ya que han creado un dispositivo implantable en el cuerpo que es capaz de producir insulina tras convertir el exceso de glucosa o grasa del cuerpo, es decir el exceso de energía metabólica, en electricidad.
Esto supone que las personas con diabetes, si finalmente saliese a la luz, podrían dejar de inyectarse insulina, ya que este sistema es capaz de producir insulina pero también de parar su producción cuando lo niveles de glucosa son bajos. Pero es que además, se puede manejar a través de un dispositivo externo para tener constantemente todo bajo control.
Este sistema que ya se ha probado con éxito en ratones, podría ser factible en humanos.
COMENZAMOS
Dear Prof. Dr. Martin Fussenegger,
Thank you for granting us this interview and for sharing your insights and news about your research. This is very appreciated for all the Spanish diabetes community.
Gracias por concedernos esta entrevista y por compartir sus conocimientos y novedades sobre su investigación. Toda la comunidad de diabetes española estamos muy agradecidos.
First, please introduce yourself and your team briefly. En primer lugar, por favor preséntese usted y a su equipo brevemente
I am a full professor of biotechnology and bioengineering at the ETH Zurich as well as the University of Basel. I am the head of a team of 20 researchers including master students, doctoral students, postdocs and senior scientists from different life science areas teaming up to engineer mammalian cells for therapeutic applications.
Soy profesor titular de biotecnología y bioingeniería en la ETH de Zúrich, así como en la Universidad de Basilea. Soy el responsable de un equipo de 20 investigadores que incluye estudiantes de máster, estudiantes de doctorado, posdoctorados y científicos senior de diferentes áreas de las ciencias de la salud; que trabajamos conjuntamente con células de mamíferos para diseñar aplicaciones terapéuticas.
These days, electrical energy is the prime power source – we use it to drive our electronics, our wearables and recently also to power our cars – but there is another important source of energy on this planet, which is the metabolic energy that provides the energy for living systems, including ourselves.
Because of evolution we are programmed to overeat whenever we have the opportunity, but with supermarkets open 24/7 this overfeeding program becomes problematic, and many humans suffer from obesity and associated disorders such as diabetes. So, we had a dream to use the excess metabolic energy such as glucose and fat resulting from our modern lifestyle and convert it into electrical power. Although such power will unlikely be sufficient to power our tesla, it will be a start to power up electronic devices
Actualmente, la energía eléctrica es la principal fuente de energía: la usamos para poner en marcha nuestros dispositivos electrónicos, nuestros dispositivos portátiles y, recientemente, también para arrancar nuestros automóviles, pero hay otra fuente importante en este planeta, que es la energía metabólica, la cual proporciona la energía para mantener los sistemas vivos, incluidos a nosotros mismos.
Debido a la evolución y nuestra especie, estamos programados para comer en exceso cada vez que tenemos la oportunidad, esto hace que con los supermercados abiertos las 24 horas del día, los 7 días de la semana, lleguemos a la sobrealimentación. Algo que se vuelve problemático y hace que muchas personas sufran de obesidad y de trastornos asociados, como la diabetes.
Por lo tanto, soñamos con utilizar ese exceso de energía metabólica, como la glucosa y la grasa, que resulta de nuestro estilo de vida moderno; y convertirla en energía eléctrica. Aunque es poco probable que tal potencia sea suficiente para alimentar nuestro Tesla, es un comienzo para encender dispositivos electrónicos como puede ser este implante.
What does this implantable model consist of? En qué consiste este modelo implantable?
The metabolic fuel cell consists of a catalytic anode and cathode which break down glucose to gluconic acid which is rapidly cleared by the renal system. The electron which is produced by this breakdown of glucose travels through the electrical circuits and unites with a proton and oxygen at the cathode to water.
La “célula” de combustible metabólico consta de un ánodo y un cátodo catalíticos que descomponen la glucosa en ácido glucónico; y aunque este es eliminado rápidamente por el sistema renal, el electrón que se produce por esta descomposición de la glucosa viaja a través de los circuitos eléctricos y se une con un protón y oxígeno en el cátodo al agua generando la energía.
Aquí abajo podéis ver el esquema de funcionamiento del modelo implantable. En él podéis ver que el sistema se recarga en hiperglucemia y se para cuando el nivel de glucosa es normal o bajo. Las células beta artificiales se estimulan cuando la Celda de combustible se activa con la electricidad producida por la conversión de la grasa y glucosa en energía y así, las beta generan insulina de manera autónoma.
Es decir, al detectar el exceso de azúcar el sistema se activa , así como la producción de insulina y cuando la glucosa está estable o baja, se desactiva automáticamente.
The metabolic fuel cell is embedded with alginate an algae gelatine that is biocompatible and acts like a tea bag, it allows nutrients and glucose to reach the metabolic fuel cell while the immune cells are kept away and cannot reach the implanted metabolic fuels cell. Same strategy with the engineered cells, they are protected by the tea bag
La “célula” de combustible metabólico está envuelta con alginato, una gelatina de algas que es biocompatible y actúa como una bolsita de té. Esta permite que los nutrientes y la glucosa lleguen a la célula de combustible metabólico, mientras que las células inmunitarias se mantienen alejadas y no pueden llegar a la célula de combustible metabólico implantada. Esta es la misma estrategia que hemos seguido con las células artificiales, están protegidas por la bolsita de té
In some other interviews you explained that this device uses excess metabolic energy to produce electricity to power biomedical devices, but what happens when the blood glucose levels are low? En algunas entrevistas has explicado que el dispositivo usa el exceso de energía metabólica para producir electricidad y poner en marcha este implante biomecánico, pero ¿qué ocurre si los niveles de glucosa son bajos?
When the blood glucose level is low, the metabolic fuel cell stops working and the remaining glucose is no longer converted to gluconate. This is very important because if the metabolic fuel cell would convert all glucose, the organism would die.
Cuando el nivel de glucosa en sangre es bajo, la célula de combustible metabólico deja de funcionar y la glucosa restante ya no se convierte en gluconato. Esto es muy importante porque si la célula de combustible metabólico convirtiera toda la glucosa en energía para el dispositivo, el organismo moriría.
These cells were engineered to express insulin in response the electrical fields or when illuminated by blue light LEDs – all power which is provided by the metabolic fuel cell
Estas células fueron diseñadas para producir insulina en respuesta a los campos eléctricos o cuando se iluminan con LED de luz azul, es decir toda la energía que proporciona la celda de combustible metabólico
You mentioned that the device can be controlled remotely by the doctor that it means that you must make decisions about the insulin doses or something similar? What the doctor should adjust? Any decision is required by the patient? Mencionaste que el dispositivo puede ser controlado de forma remota por el médico. ¿Esto significa que tienes que tomar decisiones sobre las dosis de insulina o similar? Qué es lo que ajusta el médico? El paciente debe hacer algo?
The doctor typically prescribes the amount of insulin a patient should take. the patient learns how to adjust insulin injections to the lifestyle. In a similar way the engineered cells could be controlled to produce different levels of insulin, whether this controlled by the doctor, the patient or an algorithm will eventually be the same.
El médico generalmente prescribe la cantidad de insulina que debe inyectarse un paciente y después el paciente aprende a adaptar las inyecciones de insulina a su estilo de vida. De manera similar, las células modificadas podrían controlarse para producir diferentes niveles de insulina, ya sea que lo controle el médico, el paciente o un algoritmo, en definitiva, sería lo mismo.
What happens if the model suddenly doesnt work? What would be the next steps for the patient? Qué ocurre si de pronto el modelo deja de funcionar? Cuáles serían los próximos pasos para el paciente?
Whenever sth goes wrong the patient could still manually correct the implant by injecting injecting insulin or eating some sugar, much the same like diabetics react if their blood glucose levels are getting out of control. however, since our system is closed loop it should automatically adjust the blood glucose level at any point in time, much like the pancreas does in healthy individuals.
Cada vez que algo saliese mal, el paciente podría corregir manualmente la acción que hubiese hecho el implante inyectándose insulina o tomando un poco de azúcar, de la misma manera que los diabéticos reaccionan si sus niveles de glucosa en sangre están fuera de control.
Sin embargo, dado que nuestro sistema es de circuito cerrado, debería ajustar automáticamente el nivel de glucosa en sangre en cualquier momento, de forma muy similar a como lo hace el páncreas en personas sanas.
The teabag is rather small and can be placed under the skin with a minimal surgical incision.
La bolsita de té es bastante pequeña y se puede colocar debajo de la piel con una incisión quirúrgica mínima.
What is the shelf life of the device or, in other words, it should be replaced in the future? Cuál es la vida media del dispositivo? O en otras palabras, debe ser reemplazado en el futuro?
This is difficult to say. Engineered cells have been successfully implanted in patients for months. The metabolic fuel cell is an inorganic device and should last very long. We even did experiments that you can take them out what them and implant the cleaned metabolic fuel cell again.
Esto es difícil de decir. Las células artificiales se han implantado con éxito en pacientes durante meses. La célula de combustible metabólico es un dispositivo inorgánico y debería durar mucho tiempo. Incluso hicimos experimentos en los que puedes sacarlos, limpiarlos, e implantar la celda de combustible metabólico nuevamente.
At what stage is the project now? What are the next steps? En qué fase del proceso se encuentra ahora mismo? ¿Cuáles son los próximos pasos?
The project is finished for us and will stay at this proof of concept phase until we will get an investor who will drive this into a clinical reality.
El proyecto está terminado por nuestra parte y permanecerá en esta fase de prueba de concepto hasta que consigamos un inversor que lo convierta en una realidad clínica
Could patients participate in the research to move forward? Cómo podemos participar los pacientes en la investigación para que siga avanzando?
This will require clinical trials. As academic research group we do not have the skill to do that and would need to team up with industrial partners
Esto requiere ensayos clínicos. Como grupo de investigación académica, no tenemos la habilidad para hacer eso y necesitaríamos asociarnos con grandes socios en este campo.
How long do you think this research could be a reality? Cuándo crees que esta investigación podría convertirse en una realidad?
I believe this could be accomplished within the next 10 years
Creo que podría lograr ver la luz en los próximos 10 años.
What are the main barriers that you are finding on the path? Can we do something from the diabetes patient community to push the research? Cuales son las principales barreras que os estáis encontrando en el camino? Podemos hacer algo desde la comunidad de pacientes para impulsar la investigación?
It is all about money…
Todo es cuestión de dinero
This is not your first research in this area… I have read about a prototype for controlling glucose with a smartwatch. At what stage is the project? Esta no es vuestra primera investigación al respecto)he leído sobre un prototipo para controlar los niveles de glucosa con un smartwatch. En qué punto está este proyecto?
Always at the same stage – as an academic group we design forefront technology, but clinical implementation will need an industrial partner.
Siempre en la misma etapa: como grupo académico, diseñamos tecnología de vanguardia, pero la implementación clínica necesita un gran socio.
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Espero que esta entrevista os haya gustado y os haya clarificado un poco más sobre esta investigación que es muy prometedora. Ojalá y grandes inversores aparezcan para impulsarla.
La cuestión es, no solo los inversores privados, qué ocurre con los fondos públicos? Una patología que se define como “pandemia” en todas sus vertientes, que el crecimiento de diagnósticos es mayor cada año, que el coste de las complicaciones asociadas es altísimo Por qué la Sanidad Pública no invierte ahí??? Hay muchísimos millones que se derivan a investigación, no llego a entender aún que los sistemas sanitarios y los gobiernos no vean en estos avances un alto beneficio para la salud en general y para la mejora de las eficiencias del sistema
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