I ricercatori della Purdue University e della Indiana University School of Medicine (UI) stanno lavorando con il migliore amico dell’uomo per curare una delle sue malattie più insidiose.
Gli scienziati dicono che una nuova terapia mostra una promessa per l’inversione a lungo termine del diabete di tipo 1 sia negli esseri umani che nei cani.
Waffle, Splash e Gracie. Prinkey-Krupinski ha lottato con il diabete di tipo 1 ad esordio adulto per 12 anni. (Foto per gentile concessione di Kelly Prinkey-Krupinski)
Purdue ha riferito questa settimana che gli scienziati hanno raggiunto livelli normali di glucosio nei topi indotti dal diabete iniettandoli con una soluzione di collagene mescolata con cellule pancreatiche. È la prima terapia minimamente invasiva per invertire con successo il diabete di tipo 1 entro 24 ore e mantenere l’indipendenza dell’insulina per almeno 90 giorni, riferiscono gli scienziati.
I ricercatori hanno effettivamente inaugurato cellule pancreatiche sane come un cavallo di Troia, con il cavallo di Troia che è una proteina che il corpo fa già per costruire muscoli, ossa, pelle e vasi sanguigni—il collagene.
Secondo la Purdue University, il prossimo passo è uno studio clinico pilota su cani con diabete di tipo 1 naturale, che sarà condotto in collaborazione con il Purdue College of Veterinary Medicine.
” Abbiamo in programma di tenere conto delle differenze da topo a umano, aiutando i cani in primo luogo. In questo modo, i cani possono informarci su quanto bene il trattamento potrebbe funzionare negli esseri umani”, ha detto Clarissa Hernandez Stephens, primo autore della ricerca e ricercatore laureato nella Weldon School of Biomedical Engineering di Purdue. I risultati appaiono in vista precoce per un prossimo numero dell’American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism.
Secondo Centers for Disease Control and Prevention (CDC), 30,3 milioni di persone hanno il diabete, o circa il 9,4% della popolazione statunitense. I pancreases dei malati di diabete di tipo 1 producono pochissima insulina o nessuna. Senza insulina-l’ormone che consente di zucchero nel sangue per entrare nelle cellule del corpo dove può essere utilizzato per l’energia-zucchero nel sangue non può entrare nelle cellule e pericolosamente si accumula nel sangue.
“Il diabete di tipo 1 colpisce circa uno su 100 animali da compagnia negli Stati Uniti, compresi cani e gatti, e circa 1,25 milioni di bambini e adulti americani”, riferisce la Purdue University. “Poiché il diabete nei cani accade allo stesso modo negli esseri umani, il trattamento è stato finora in gran parte lo stesso: entrambi hanno bisogno che il loro glucosio sia monitorato per tutto il giorno e l’insulina da somministrare dopo i pasti.”
Quindi cani e umani potrebbero potenzialmente beneficiare della stessa cura: un nuovo set di cellule pancreatiche per sostituire i gruppi di cellule, chiamati isolotti, che non rilasciano insulina per monitorare i livelli di glucosio nel sangue, sostengono i ricercatori.
Kelly Prinkey-Krupinski, 48 anni e un appassionato amante dei cani, ha lottato con il diabete di tipo 1 ad esordio adulto per 12 anni. Ha detto che la malattia le corre la vita. “È una lotta costante”, ha detto. “La mia mente è sempre consapevole che ogni boccone di cibo che mangio, ogni medicina che prendo, ogni malattia e emozione che provo influenzerà il mio zucchero nel sangue. Non c’è mai una vacanza dal costante atto di bilanciamento per rimanere in vita. Mi spaventa pensare a un momento in cui non riesco a ottenere l’insulina che devo prendere 24-7. Pregherei che ci sia una cura nella mia vita. Odio solo pensare ai bambini che lottano con il diabete di tipo 1. Questa ricerca con i cani sembra promettente. Come amante dei cani, mi piacerebbe vedere se i nostri amici canini possono essere curati. Sono entusiasta di vedere i risultati.”
“Vent’anni di ricerca e studi clinici non ha prodotto un efficace trapianto isolotto terapia perché più donatori, l’attuale metodo di consegna di isolotti attraverso la vena porta del fegato è troppo invasivo e il sistema immunitario umano tende a distruggere una grande percentuale di isolotti trapiantati,” l’università di report.
Così i ricercatori Purdue cambiato come le isole sono stati confezionati. Li hanno messi in una soluzione contenente collagene e li hanno iniettati attraverso la pelle invece che fino al fegato.
“Tradizionalmente, trapiantiamo le isole nel fegato dell’animale e non lo facciamo mai sotto la pelle, in gran parte perché la pelle non ha il flusso sanguigno che il fegato ha per trasportare l’insulina rilasciata dalle isole. E ci sono molte cellule immunitarie nella pelle, quindi le probabilità di rigetto sono alte”, ha detto Raghu Mirmira, professore di pediatria e medicina e direttore del Centro di ricerca sul diabete presso la Indiana University School of Medicine.
Secondo l’American Diabetes Association, il trapianto di isole può sostituire le iniezioni di insulina e fornire un controllo più fisiologico del glucosio, ma “non ci sono sufficienti isole donatrici disponibili per tutti gli individui che ne hanno bisogno, e spesso ci vogliono isole da diversi donatori per trapiantare un ricevente, esacerbando la carenza di donatori. Una delle ragioni principali per la necessità di donatori multipli è che oltre l ‘ 80% delle isole trapiantate muore entro la prima settimana dopo il trapianto. Le isole sopravvissute possono sovraccaricare e gradualmente morire per esaurimento.”
Ricercatore Qizhi Tang, PhD, presso l’Università della California, San Francisco, sta studiando i cambiamenti indotti nelle cellule beta dalla carenza di ossigeno e sostanze nutritive. Le isole derivate dalle cellule staminali hanno un basso tasso di sopravvivenza nei primi giorni dopo il trapianto a causa della mancanza di ossigeno e nutrienti adeguati. Tuttavia, afferma l’American Diabetes Association, ” Le prove suggeriscono che le cellule beta possono essere addestrate per sopravvivere alla carenza di ossigeno e nutrienti a cui sono esposte prima e dopo il trapianto.”
L’American Diabetes Association sostiene la promessa di una fonte illimitata di cellule beta dalla tecnologia delle cellule staminali rischia di diventare una realtà nei prossimi anni, in un articolo sul suo sito. “Tuttavia, come utilizzare questa nuova fonte di cellule, come queste cellule vivono e funzionano dopo il trapianto e come controllare al meglio le risposte immunitarie contro il tessuto trapiantato presentano ulteriori barriere all’uso diffuso del trapianto di isole. La ricerca in queste aree sarà essenziale per la realizzazione del potenziale delle isole derivate dalle cellule staminali per la cura del diabete.”
Il team di Purdue e IU ha rimosso la necessità di trapianto nel fegato mescolando le isole di topo con la soluzione di collagene. La soluzione solidifica dopo l’iniezione appena sotto la pelle, e il corpo riconosce il collagene e fornisce con il flusso di sangue per lo scambio di insulina e glucosio.
“È minimamente invasivo; non devi andare in sala operatoria e fare questa infusione nella vena porta. È facile come viene, proprio come ottenere un colpo”, ha detto Sherry Voytik Harbin, professore Purdue di ingegneria biomedica e scienze mediche di base.
Mentre passano al test della formulazione dai topi ai cani diabetici naturalmente, i ricercatori esploreranno la fattibilità del trapianto di isolette di maiale o cellule staminali programmate per produrre insulina, nella speranza che entrambi i metodi aumentino ulteriormente la disponibilità dei donatori, riferisce l’università.
La terapia di trapianto di isole potrebbe avere implicazioni per un trattamento migliore della pancreatite grave, hanno detto i ricercatori.
Purdue e la UI School of Medicine hanno collaborato a questo lavoro brevettato attraverso il National Institute of Health T32 Indiana Bioingegneria Formazione interdisciplinare per il programma di ricerca sul diabete. La ricerca è stata sostenuta anche dalla National Science Foundation Graduate Research Fellowship; l’Indiana University School of Medicine Center for Diabetes and Metabolic Diseases Pilot and Feasibility Program; e donazioni dalla McKinley Family Foundation.
Nel frattempo, lo scienziato americano del diabete Zhen Gu, PhD, professore presso la Joint University of North Carolina / North Carolina State University Department of Biomedical Engineering, sta lavorando per sviluppare una patch “smart insulin” che imita le cellule beta del corpo sia rilevando i livelli di glucosio nel sangue che rilasciando insulina usando una nanotecnologia che sfrutta la bioingegneria, la biochimica e
La patch di silicio sottile – circa le dimensioni di un centesimo-include più di 100 microneedles, ciascuno delle dimensioni di un ciglio. “I microneedles sono caricati con enzimi che sono in grado di rilevare i livelli di glucosio nel sangue e innescare un rapido rilascio di insulina nel flusso sanguigno in risposta all’alto glucosio”, secondo l’American Diabetes Association. Gu ei suoi colleghi hanno testato questa tecnologia in un modello murino di diabete di tipo 1 dove è stato in grado di abbassare efficacemente i livelli di glucosio nel sangue per un massimo di nove ore – un risultato promettente che imposta ulteriori test pre-clinici (negli animali) e, si spera, eventuali studi clinici (negli esseri umani).”
Lo studio, pubblicato sulla rivista biomedica, Proceedings of the National Academy of Sciences, è supportato da una sovvenzione di million 1.625 milioni dalla Pathway to Stop Diabetes initiative dell’American Diabetes Association.
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