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Successo con impiego embrioni di pesce zebra per identificare potenziali nuovi farmaci nel diabete

zebrafish

Le cellule beta del pancreas di pesci zebra appositamente allevati bagliore giallo indicano la produzione di insulina. Le cellule pancreatiche non responsabili della produzione di insulina bagliore rosso. Credit: Johns Hopkins Medicine

In esperimenti su embrioni geneticamente modificati in 500.000 pesci zebra, gli scienziati della Johns Hopkins riferiscono di aver sviluppato un modo potenzialmente migliore e più accurato per lo screening di farmaci utili nel trattamento terapeutico del diabete, e che li hanno utilizzati per identificare i 24 candidati nella somministrazione di farmaci che servono ad aumentare il numero di cellule secretrici d’insulina nel pancreas.

La tecnica applicata sull’embrione di pesce, onde per la quale i ricercatori affermano avere le potenzialità per produrre nuovi trattamenti nel diabete e forse accelerare nuove scoperte di farmaci per altre malattie, è descritto nella edizione del 14 agosto di eLife. “Ulteriori studi devono essere fatti, ma pensiamo che ci siano queste potenzialità”, dice Jeffrey Mumm, Ph.D., professore associato di oftalmologia presso la Johns Hopkins Wilmer Eye Institute e McKusick-Nathans  dell’Istituto di Medicina Genetica presso la Scuola di Medicina dell’Università John Hopkins.

In sostanza, dice Mumm, il loro metodo è un adattamento tratto da una elevata capacità di trattamento dello screening (HTS), un sistema automatizzato sviluppato nel 1980 che utilizza apparecchiature robotiche di laboratorio per il “dosaggio di campioni di cellule o di tessuti candidati ai test per i farmaci.

Nel tentativo di adattare il metodo di individuazione l’HTS a tutto lo screening su animale e poi trovare più velocemente i farmaci che hanno possibilità di essere impiegati nell’uomo, un team guidato da Mumm e Michael Parsons, Ph.D., professore associato di chirurgia presso la Johns Hopkins University School of Medicine, si sono rivolti agli embrioni di pesce zebra. I pesci zebra sono stati a lungo utilizzati come organismi modello per la ricerca biologica perché trasparenti, e rendono gli effetti di esperimenti ben visibili, e inoltre condividono la maggior parte dei loro geni con gli esseri umani.

Utilizzando la tecnologia ingegneria genetica standard, i ricercatori hanno allevato pesci zebra in cui le cellule beta del pancreas che producono insulina brillavano di colore giallo, e le altre cellule pancreatiche non responsabili della produzione di insulina brillavano di rosso. Gli scienziati hanno poi messo gli embrioni del pesce modificato in micropiastre incavate e testato migliaia di composti da una libreria dei farmaci della Johns Hopkins, la maggior parte dei quali sono stati già approvati per uso umano. In generale, ogni composto è stato proiettato in sei diverse concentrazioni, che riportano l’aumentata le possibilità di successo, diminuendo le probabilità di un falso negativo. I computer monitoravano automaticamente gli effetti sugli embrioni da “guardare” e le differenze nella quantità di luce gialla emessa, che significava un aumento del numero delle cellule beta.

Dopo aver valutato più di 500.000 embrioni di pesci zebra, i ricercatori hanno identificato 24 composti che effettivamente hanno aumentato il numero di cellule beta in questi animali, dice Mumm. Oltre a identificare nuovi farmaci candidati, la ricerca ha anche individuato percorsi biologici non precedentemente noti per avere un effetto sulla produzione di cellule beta. Per esempio, alcuni dei farmaci recentemente identificati sembravano aumentare la produzione delle cellule beta attraverso un percorso che coinvolge la serotonina, una sostanza chimica meglio nota per la trasmissione dei segnali nel cervello.

Gli autori suggeriscono che, se questi recentemente identificati farmaci candidati hanno lo stesso effetto in altri modelli di laboratorio e, infine, negli esseri umani, questi ultimi potrebbero un giorno essere usati direttamente per aumentare il numero di cellule beta nelle persone che li assumono o per una maggiore ed efficace crescita delle cellule beta in laboratorio utili per il trapianto. Nel frattempo, si aggiunge, questa nuova tecnica potrebbe essere utilizzata per accelerare la scoperta di farmaci in una molteplice varietà di altre condizioni patologiche quali: malattie cardiache a condizioni neurodegenerative.

Fornito da: Johns Hopkins University School of Medicine