05/12/2017

Un cerotto di cellule beta sintetiche per la cura del diabete

Chen Z, Wang J, Sun W, Gu Z, et al. Synthetic beta cells for fusion-mediated dynamic insulin secretion. Nat Chem Biol 2017 Oct 30. [Epub ahead of print]

Su 30 milioni di persone affette da diabete negli Stati Uniti, 6 milioni utilizzano l’insulina per gestire l’andamento della malattia, sia con iniezioni regolari che con pompe d’infusione.

Nel corso degli anni sono stati compiuti numerosi tentativi finalizzati a sviluppare una formulazione di compresse a contenuto insulinico, ma tutti hanno incontrato ostacoli, tra i quali il fatto che il forte sistema digestivo del corpo rompe le molecole di grandi dimensioni nella pillola prima di farle giungere al flusso sanguigno.

Ovviamente il trapianto di pancreas, in toto o di sole cellule pancreatiche, è un trattamento consolidato ed efficace per la cura di alcune forme di diabete, ma presenta, purtroppo, alcune limitazioni legate alla scarsità di organi, al fatto che non tutti pazienti sono in grado di affrontarlo e necessita, inoltre, di terapia immunosoppressiva per sopprimere le reazioni immunitarie e, nel trapianto di insule, c’è un elevato rischio che le cellule trapiantate muoiano in ogni caso.

Ora un team di ricercatori ha creato cellule beta del pancreas che rilasciano insulina sintetica automaticamente quando i livelli glicemici si alzano.

È quanto riferiscono i ricercatori della University of North Carolina sulla rivista Nature Chemical, in uno studio in cui descrivono come hanno sviluppato e testato le cellule sintetiche.

Nell’articolo, i ricercatori spiegano come sono riusciti a mantenere la quantità di zuccheri nel sangue a livelli normali in topi diabetici per 5 giorni con una sola iniezione di cellule beta sintetiche.

“Da diversi anni la bioingegneria sta cercando di ricreare il meccanismo delle cellule beta attraverso nanoparticelle avvolte da membrane cellulari e microgel per il rilascio graduale dei farmaci, ma il problema comune degli approcci precedenti nel simulare la funzione delle cellule beta, è la loro struttura ‘a singolo-vano’ e il loro modo ‘relativamente passivo’ di interagire con la biologia del corpo”, precisano gli autori.

Nessuno, finora, era riuscito a imitare le funzioni di ordine superiore delle cellule beta naturali, i cui sofisticati sistemi sono in grado di rilevare con precisione l’ambiente esterno, prendere decisioni interne e innescare un feedback.

Questo nuovo studio segna quasi un decennio di lavoro durante il quale  Zhen Gu (Professore di ingegneria presso la suddetta Università e autore senior dello studio) e il suo team sono stati alle prese con questo problema. Il risultato è una cellula beta sintetica intelligente che imita molto da vicino i processi naturali delle cellule pancreatiche.

La cella beta sintetica creata avrebbe una semplice parete cellulare a doppia membrana di lipidi, all’interno della quale alloggiano piccole sacche (vescicole) piene d’insulina, regolate da un meccanismo a fusione di membrana che imita il metabolismo del glucosio.

Quando il sistema di metabolismo del glucosio rileva un aumento dei livelli di zucchero, innesca cambiamenti nel rivestimento delle vescicole che cominciano a fondersi con la membrana esterna della cellula e a rilasciare insulina al loro interno.

“A nostra conoscenza”, osservano gli autori, “questo sistema di sintesi è il primo del suo genere in grado di rilevare i livelli di glucosio e d’insulina attraverso una comunicazione di fusione tra vescicole e membrana”.

Finora, i ricercatori hanno testato le cellule sintetiche in laboratorio su topi diabetici privi di cellule beta.

“I topi sono passati da uno stato iperglicemico a quello normoglicemico nel giro di un’ora e sono rimasti il tale stato per i 5 giorni successivi” affermano i ricercatori.

“C’è ancora molto lavoro da fare prima che le cellule sintetiche possano essere testate negli esseri umani, ma il nostro piano è quello di ottimizzare e testare ulteriormente queste cellule sintetiche in animali più grandi per arrivare a sviluppare un sistema di cerotto intelligente per il rilascio dell’insulina direttamente nel flusso sanguigno per poi testarlo sulle persone con diabete”, conclude Zhen Gu.

 

N.B. Le news sono un riassunto fedele dell’articolo originale e non riflettono la posizione ufficiale del CNT

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