Image credit: Arturo J Vegas et al.
I ricercatori hanno incapsulato le cellule che producono insulina in un nuovo biomateriale derivato da alginati isolati da alghe brune che sfugge all’attacco del sistema immunitario.
La realizzazione di questa nuova tecnica – che avvicina il giorno in cui i pazienti affetti da diabete di tipo 1 non dovranno più fare iniezioni quotidiane di insulina- è stata pubblicata in due documenti riportati uno su Nature Medicine che copre i test nei topi e l’altro in Nature Biotechnology che copre lo sviluppo del biomateriale.
Il diabete di tipo 1 si verifica quando il sistema immunitario attacca le cellule delle isole del pancreas, distruggendo la loro capacità di produrre l’insulina, l’ormone che il corpo usa per controllare il glucosio nel sangue.
I pazienti con diabete di tipo 1 devono misurare il loro livello di glucosio più volte al giorno e iniettarsi insulina per regolarlo.
Oltre al disagio e limitazione alla vita quotidiana imposti dalle iniezioni regolari di insulina, il preciso controllo del glucosio nel sangue è difficile da realizzare e comporta un aumentato rischio per la salute a lungo termine.
I ricercatori stanno cercando nuove strategie per trattare il diabete di tipo 1. Una di queste è quella di sostituire le cellule delle isole del pancreas distrutte, con cellule sane che possono ripristinare il monitoraggio del glucosio e il rilascio di insulina.
Tuttavia, questa tecnica è già stata sperimentata in centinaia di pazienti, ma il suo successo è limitato dal fatto che il sistema immunitario vede le cellule impiantate come nemici e le attacca. La sfida è proprio la scoperta di un biomateriale che eluda il sistema immunitario.
I ricercatori del Massachusetts Institute of Technology, Harvard University in Cambridge, Boston Children’s Hospital e di altri centri, suggeriscono l’incapsulamento delle cellule pancreatiche in un nuovo biomateriale che loro stessi hanno sviluppato e che potrebbe superare il problema dell’ l’attacco immunitario.
Un metodo per la produzione abbondante di cellule insulari umane dalle cellule staminali, è stato sviluppato dal Professore di Harvard Douglas Melton della di Harvard, autore dell’articolo pubblicato su Nature Medicine.
Il nuovo biomateriale è un derivato di alginato, un materiale originariamente isolato da alghe brune.
I ricercatori hanno scoperto che è possibile utilizzare gel di alginato per incapsulare le cellule pancreatiche. Il gel consente il passaggio delle molecole di glucosio nelle capsule in modo che le cellule pancreatiche sono in grado di rilevare e rispondere ai cambiamenti biologici.
Tuttavia, i ricercatori hanno scoperto che le superfici delle capsule impiantate nei primati e nell’uomo, alla fine si ricoprono di tessuto cicatriziale, impedendo il passaggio delle molecole e limitando l’efficacia di tutti i dispositivi incapsulati.
In Nature Biotechnology, Arturo Vegas del MIT and Boston Children’s Hospital ed ora Assistente Professore alla Boston University, spiega come sono state sperimentate diverse versioni di alginato:
“Abbiamo sperimentato diversi derivati di alginato collegando diverse piccole molecole a catena polimerica, nella speranza che queste piccole modifiche avrebbero impedito il riconoscimento da parte del sistema immunitario”.
Cercando tra centinaia di derivati di alginato, i ricercatori hanno concentrato la loro attenzione sul triazolo-tiomorfolina biossido (TMTD) e lo hanno testato su topi diabetici con un sistema immunitario forte. Hanno impiantato le cellule insulari umane incapsulate in TMTD nella cavità addominale degli animali.
Le cellule impiantate immediatamente hanno iniziato a produrre insulina in risposta ai livelli di glucosio nel sangue e hanno continuato a farlo per 174 giorni, per tutto il periodo dello studio.
I ricercatori hanno anche testato il nuovo biomateriale – in forma di capsule vuote – impiantandole nella cavità addominale di primati non umani. Le capsule sono durate almeno 6 mesi senza accumulare tessuto cicatriziale.
I ricercatori hanno scoperto che il nuovo biomateriale funziona così bene grazie alla presenza dell’anello triazolo – comprendente due atomi di carbonio e tre atomi di azoto – che può interferire con la capacità del sistema immunitario di riconoscere il materiale estraneo.
Sarah Johnson, UK director of policy and communication at JDRF, un Ente che ha in parte ha finanziato la ricerca, ha dichiarato:
“Se questo studio riuscirà ad essere applicato agli esseri umani, presto le persone con diabete di tipo1 saranno libere dalle iniezioni di insulina” .
Fonte:
Long-term glycemic control using polymer-encapsulated human stem cell–derived beta cells in immune-competent mice, Arturo J Vegas et al., Nature Medicine, doi:10.1038/nm.4030, published online 25 January 2016, abstract.
Combinatorial hydrogel library enables identification of materials that mitigate the foreign body response in primates, Arturo J Vegas et al., Nature Biotechnology, doi:10.1038/nbt.3462, published online 25 January 2016, abstract.
