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Capsule di alghe possono portare a una vita priva di iniezione per i pazienti diabetici?

Alghe microincapsulate

Alghe microincapsulate

Il diabete è una delle principali cause di morte. I pazienti con diabete di tipo 1 hanno le cellule che secernono insulina distrutte dal sistema immunitario e richiedono multiple iniezioni di insulina ogni giorno per tutta la vita. Il trapianto di isole pancreatiche è un trattamento efficace in grado di ridurre drasticamente dosi giornaliere o addirittura eliminare la dipendenza da insulina esterna. Le cellule che producono insulina vengono iniettate in un fegato destinatario. Dopo un periodo di adattamento iniziano a produrre l’ormone sufficiente necessario per i pazienti diabetici.
Tuttavia, mentre la procedura di trapianto stessa è stata notevolmente migliorata negli ultimi anni, la raccolta, la conservazione e il trasporto di queste cellule è ancora molto impegnativo. La ricerca pubblicata nella rivista Advanced Healthcare Materials dagli scienziati dell’Istituto di Tecnologia e Scienza dell’Università  Okinawa (OIST) in collaborazione con l’Università di Washington e la Wuhan University of Technology offre una soluzione per alcuni di questi problemi.

Rappresentazione schematica del metodo di crioconservazione delle isole pancreatiche sviluppato da un gruppo multidisciplinare di ricercatori guidati dal Prof. Shen. Credit: OIST

Rappresentazione schematica del metodo di crioconservazione delle isole pancreatiche sviluppato da un gruppo multidisciplinare di ricercatori guidati dal Prof. Shen. Credit: OIST

La produzione e secrezione di insulina si verifica nel pancreas  una ghiandola endocrina nel sistema digestivo. Le cellule secernenti insulina sono raggruppate in isole pancreatiche. Nonostante il loro ruolo cruciale nel benessere dell’organismo questi isolotti richiedono solo una piccola percentuale del tessuto pancreatico. Il trapianto di isole non richiede interventi chirurgici maggiori, ed è spesso eseguito in anestesia locale. È anche meno costoso e potrebbe essere più sicuro che il trapianto dell’intero pancreas. Purtroppo, finora, solo isole umane possono essere trapiantate e la loro fornitura non è che un filo.

Crioconservazione, o la surgelazione, è il metodo comunemente utilizzato per la conservazione e il trasporto dell’isolotto. Ma non è completamente sicura. Si deve pensare che lo stoccaggio a temperature inferiori a -190 ° C è la fase più pericolosa. Tuttavia, le cellule sono molto bravi a subirla. E ‘il processo di congelamento (da -15 a -60 ° C) che pone le maggiori sfide. Come le cellule vengono raffreddate, l’acqua  intorno a loro si blocca. I cristalli di ghiaccio hanno bordi taglienti che possono perforare le membrane e compromettere la vitalità cellulare. Questo diventa un problema anche durante lo scongelamento.
Un gruppo multidisciplinare di ricercatori guidato dal Prof. Amy Shen, capo dell’Unità Micro / Bio / Nanofluidics a OIST, ha sviluppato un metodo di crioconservazione che non solo aiuta a proteggere isole pancreatiche dai danni da ghiaccio, ma facilita anche le valutazioni in tempo reale della viabilità della cella. Inoltre, questo metodo può ridurre il rigetto dei trapianti e, a sua volta, diminuire l’uso di farmaci immunosoppressori, che possono essere dannosi per la salute del paziente.
La nuova tecnica si avvale di un dispositivo a microfluidi droplet per incapsulare isole pancreatiche in idrogel in alginato, un polimero naturale estratto dalle alghe. Queste capsule hanno una microstruttura unica: una rete porosa e una notevole quantità di acqua non congelabile.
L’incapsulamento degli isolotti riduce il rischio di rigetto delle cellule trapiantate da parte del destinatario. La capsula idrogel permette alle piccole molecole, per esempio i nutrienti e le secrezioni pancreatiche, di passare attraverso la membrana facilmente, ma impedisce il contatto diretto tra isolotti e impiantate cellule ospiti. L’incapsulamento può anche prevenire un attacco sui trapianti dalla risposta autoimmune che distrugge gli naturali  isolotti del paziente, in primo luogo.
Il metodo di microincapsulazione può aiutare a superare alcune delle principali sfide nel trapianto di isole pancreatiche, tra cui la scarsità di isolotti disponibili e della mancanza di metodi di controllo semplici ed affidabili, in particolare per la valutazione individuale dell’isolotto. Offre speranza ai pazienti affetti da diabete di tipo 1 per tornare a una vita ‘normale’, senza iniezioni di insulina.

Nota dell’autore: tale processo, se funziona al lato pratico, aiuterà a stabilizzare il processo del trapianto di isole che non è di per sé risolutivo nel contesto attuale del capitolo diabete tipo 1 stante la penuria di donatori.

Prof. Amy Shen nel laboratorio dell'Unità Micro / Bio / Nanofluidics a OIST. Credit: OIST

Prof. Amy Shen nel laboratorio dell’Unità Micro / Bio / Nanofluidics a OIST. Credit: OIST