Due composti che producono ossigeno – tra cui uno che incrementa le prestazioni in alcuni detersivi per bucato – potrebbero un giorno svolgere un ruolo chiave nell’aiutare gli scienziati a costruire con successo un pancreas bioartificiale in laboratorio per curare il diabete di tipo 1 .
In un articolo pubblicato in Biomaterials Science, i ricercatori del Wake Forest Institute for Regenerative Medicine hanno scoperto che l’ossigeno extra fornito da questi composti ha migliorato la funzionalità e la vitalità delle cellule produttrici di insulina durante le fasi importanti del processo di costruzione del pancreas bioartificiale. Le cellule sono note per essere avide consumatrici di ossigeno.
“Questi studi forniscono una prova di concetto per l’utilizzo di materiali generatori di ossigeno per risolvere uno dei principali ostacoli dell’ ingegneria di un pancreas bioartificiale – assicurarsi che le cellule abbiano abbastanza ossigeno per funzionare fino a quando la struttura si integra con il corpo”, ha affermato Emmanuel C. Opara , Professore di medicina rigenerativa e scienziato capo del progetto.
I ricercatori hanno lavorato per anni per sviluppare un pancreas bioartificiale in laboratorio per aiutare milioni di persone con diabete di tipo 1. Circa tre milioni di americani hanno la malattia, una malattia autoimmune che distrugge le cellule beta produttrici di insulina all’interno del pancreas. Mentre le iniezioni di insulina possono aiutare a controllare la glicemia, la terapia non può prevenire complicanze della malattia, inclusi danni ai reni, dolore ai nervi e danni ai vasi sanguigni negli occhi che possono portare alla cecità.
Il trapianto di un intero pancreas o delle sue cellule produttrici di insulina potrebbe potenzialmente curare il diabete di tipo 1, ma queste opzioni sono raramente offerte a causa della mancanza di adeguati donatori di pancreas e degli effetti tossici dei farmaci anti-rigetto che sono necessari dopo un trapianto.
Come sostituto di queste opzioni, gli scienziati stanno lavorando per costruire un pancreas bioartificiale incapsulando cellule produttrici di insulina all’interno di minuscole perle biocompatibili. Le sfere sono rivestite con una sostanza che consente il passaggio dell’insulina, ma impedisce al corpo di riconoscere le cellule come “estranee” e di rigettarle. Con questo approccio, non ci sarebbe bisogno di farmaci anti-rigetto.
Una grande sfida di questa strategia è come sostenere il bisogni di ossigeno delle cellule fino a quando il pancreas bioartificiale forma i propri vasi sanguigni. Le cellule produttrici di insulina hanno un elevato fabbisogno di ossigeno – usano dal 10 al 12 percento del flusso sanguigno nel pancreas e rappresentano solo dall’1 al 2 percento del suo peso.
“Un rifornimento continuo di ossigeno è necessario dal momento in cui le cellule vengono prima isolate da un pancreas donatore e fino a quando l’organo bioartificiale viene impiantato e sviluppa i propri vasi sanguigni, in genere da 5 a 10 giorni dopo il trapianto”, ha spiegato Opara.
L’attuale studio si è concentrato sul percarbonato di sodio (SPO), utilizzato nei detergenti per bucato e nei detergenti per la casa e il perossido di calcio (CPO), usato come antisettico e in molti altri modi. L’obiettivo era determinare se i composti potessero fornire ossigeno alle cellule produttrici di insulina, iniziando dall’isolamento cellulare e continuando sette giorni dopo la microincapsulazione.
( Vedi anche:Scoperto nuovo tipo di diabete causato da mutazione genetica).
Usando cellule produttrici di insulina isolate da ratti e suini, i ricercatori hanno condotto tre studi: 1)aggiungere SPO durante l’isolamento cellulare;
2)valutare l’uso delle particelle di SPO durante il processo di crescita cellulare;
3)valutare se l’aggiunta di particelle CPO durante l’incapsulamento migliora la qualità delle cellule durante una settimana in un ambiente a basso ossigeno, simile a quello che le cellule avrebbero incontrato nel corpo umano.
In tutti gli studi, i ricercatori sono stati in grado di aumentare il numero di cellule viventi di circa il 50% e la loro capacità di produrre insulina di otto volte con l’aggiunta di ossigeno. Hanno scoperto che alcune variabili, compresa la temperatura, potrebbero essere utilizzate per controllare i livelli di ossigeno. Successivamente, i ricercatori lavoreranno per controllare più accuratamente i livelli di ossigeno, per estendere il periodo di tempo in cui l’ossigeno viene rilasciato e per garantire che i tessuti non vengano danneggiati da un eccesso di ossigeno.
“Abbiamo dimostrato che i materiali che generano ossigeno sono potenzialmente una strategia valida per integrare l’ossigeno nelle cellule utilizzate per il trapianto del pancreas bioartificiale nei pazienti con diabete”, ha aggiunto Opara.
La ricerca è stata sostenuta dal National Institutes of Health.
Fonte: Biomaterials Sciences
