Diabete: prodotte cellule beta artificiali

Immagine: schema di una cellula HEK-beta.

I ricercatori, guidati dal Prof. Martin Fussenegger del Department of Biosystems Science and Engineering (D-BSSE) a Basilea hanno prodotto cellule beta artificiali usando un approccio ingegneristico semplice.

Le cellule beta artificiali possono fare tutto quello che fanno le cellule beta naturali: misurano la concentrazione di glucosio nel sangue e producono abbastanza insulina per ridurre efficacemente il livello di zucchero nel sangue.

La ricerca è stata pubblicata nell’ultima edizione della rivista Science .

Approcci precedenti erano basati su cellule staminali indotte a trasformarsi in cellule beta con l’aggiunta di fattori di crescita o incorporando reti genetiche complesse.

Per il loro nuovo approccio invece, i ricercatori hanno utilizzato una linea cellulare basata su cellule renali umane, le cellule HEK. I ricercatori hanno utilizzato le proteine di trasporto del glucosio, i canali del potassio nella membrana delle cellule HEK , un gene per la produzione di insulina e GLP-1, un ormone coinvolto nella regolazione della glicemia.

Nelle cellule beta artificiali, la naturale proteina di trasporto del glucosio delle cellule HEK, trasporta il glucosio dal sangue nell’interno della cellula. Quando il livello di zucchero nel sangue supera una certa soglia, i canali del potassio si chiudono. Questo inverte la distribuzione della tensione nella membrana, causando la riapertura dei canali del calcio. Come il calcio fluisce, le cellule HEK incorporano una cascata di segnalazione che portano alla produzione e alla secrezione di insulina o GLP-1.

I test iniziali sulle cellule beta artificiali nei topi diabetici hanno rivelato che queste cellule sono estremamente efficaci: “Hanno lavorato meglio e più a lungo di qualsiasi soluzione ottenuta in qualsiasi parte del mondo fino ad ora”, dice Fussenegger. ” Quando sono state impiantate nei topi diabetici, le cellule HEK modificate hanno lavorato in modo affidabile per tre settimane, producendo una quantità sufficiente di messaggeri che regolano il livello di zucchero nel sangue”.

Nello sviluppo delle cellule beta artificiali, i ricercatori hanno avuto l’aiuto di un modello creato al computer da ricercatori che lavorano sotto la guida di Jörg Stelling, un altro Prof. dell’ ETH Zurich’s Department of Biosystems Science and Engineering (D-BSSE). “Il modello creato al computer permette di predire il comportamento delle cellule, che può poi essere verificato sperimentalmente. I dati degli esperimenti e dei valori calcolati utilizzando i modelli creati al computer, erano quasi identici”, afferma Fussenegger.

Fussenegger e il suo gruppo hanno lavorato su soluzioni basate sulle biotecnologie per la terapia del diabete a lungo tempo. Diversi mesi fa, hanno creato cellule beta che erano state coltivate da cellule staminali derivate dal tessuto adiposo di una persona. Purtroppo questa tecnica è molto costosa perchè le cellule beta devono essere prodotte individualmente, per ogni paziente. La nuova soluzione è più conveniente, perchè le cellule beta artificiali si adattano a tutti i diabetici.

Resta incerto, però, quando queste cellule beta artificiali raggiungeranno il mercato. In primo luogo devono essere sottoposte a varie prove cliniche prima che possano essere utilizzate negli esseri umani e in secondo luogo, prove di questo tipo sono molto costose . “Se le nostre cellule beta artificiali supereranno tutti gli ostacoli, potrebbero raggiungere il mercato in circa 10 anni”, dice il ricercatore.

Il diabete sta diventando il moderno flagello dell’umanità. L’International Diabetes Federation stima che più di 640 milioni di persone in tutto il mondo soffriranno di diabete entro il 2040. Oggi, circa mezzo milione di persone sono colpite dal diabete in Svizzera, 40.000 delle quali sono affette da diabete di tipo 1, la forma in cui il sistema immunitario del corpo distrugge completamente la cellule beta produttrici di insulina.

Fonte: Medicalxpress