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Le “impronte digitali” biochimiche rivelano la progressione del diabete

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I ricercatori dell’Università di  Umeå in Svezia descrivono un nuovo metodo per studiare i cambiamenti biochimici che si verificano nel pancreas durante lo sviluppo del diabete. Il metodo, recentemente pubblicato nella rivista Scientific Reports, è basato sulla spettroscopia molecolare e può essere utilizzato per estrarre i profili biochimici (o “impronte digitali”) contenenti informazioni sullo sviluppo della malattia. Il metodo potrebbe facilitare una migliore comprensione dei processi meccanici a livello molecolare e cellulare che sono fondamentali per lo sviluppo del diabete.

Il metodo utilizza la tecnologia microspectroscopica vibrazionale, tra cui la Fourier Transform Infrared (FT-IR) e Raman microspectroscopy. Diversi composti hanno vibrazioni molecolari uniche che possono essere rilevate usando la luce infrarossa o laser. Queste vibrazioni contengono informazioni sulla composizione chimica del campione, comprese le caratteristiche molecolari, la prevalenza e la struttura. Di solito è molto difficile interpretare i risultati estremamente complessi e la grande quantità di dati che questo tipo di valutazione produce. Utilizzando metodi statistici avanzati, i ricercatori possono filtrare i “rumori” come, ad esempio, le variazioni naturali. Questo porta ad una migliore panoramica e consente ai ricercatori di concentrarsi sui fattori importanti.

“Questo metodo è adatto per lo studio di campioni biologici, in quanto non danneggia il campione, non richiede marcatori esterni come le etichette anticorpali e può essere utilizzato nelle impostazioni di microscopia. Ad esempio, il metodo può essere utilizzato per determinare quali tipi di cellule sono affette da un certo tessuto, dove e come “, dice András Gorzsás, ricercatore presso il Dipartimento di Chimica e coautore dell’articolo.

Il pancreas è un organo chiave per lo sviluppo del diabete, uno dei più grandi problemi sanitari del mondo. Secondo la Federazione Internazionale del Diabete, il numero di individui con diabete dovrebbe aumentare dai 415 milioni di oggi a più di 640 milioni entro il 2040. Nonostante la prevalenza globale del diabete, i ricercatori hanno avuto metodi limitati per studiare i cambiamenti biochimici direttamente nel pancreas.

La filtrazione del rumore in dati complessi fornisce una panoramica

I ricercatori descrivono per l’analisi statistica multivariata come un metodo che consente loro di gestire contemporaneamente più variabili e di analizzare dati complessi dal microspectroscopio vibrazionale del pancreas. Utilizzando questo metodo, che finora è stato impiegato principalmente per studiare i tessuti vegetali, i ricercatori dimostrano che è possibile scoprire i cambiamenti biochimici in precedenza sconosciuti nel pancreas durante lo sviluppo delle malattie. Inoltre, anche i cambiamenti precedentemente noti nel tessuto possono essere rilevati, ma anche nelle fasi precedenti della progressione della malattia rispetto a quanto è stato descritto da altre tecniche.

“Usando questo metodo possiamo creare impronte digitali biochimiche di tutti i cambiamenti che si verificano nel pancreas. Le impronte digitali ci informano di quale tipo di cellule stiamo guardando, da quale modello animale deriva e di quanto la malattia è progredita. Queste impronte digitali sono così precisi che anche campioni sconosciuti possono essere classificati se vi è materiale di riferimento disponibile “, afferma Ulf Ahlgren, professore di Medicina Molecolare e co-autore dell’articolo.

Una tecnica non distruttiva

Il metodo può essere usato per analizzare sia i topi che il pancreas umano dall’esterno dell’organo, ovvero senza la necessità di ottenere campioni di tessuto. Inoltre, i ricercatori dimostrano in un esperimento mediante trapianto che il tessuto pancreatico (cosiddette isole di Langerhans) può essere studiato in vivo (cioè nell’organismo vivente). Oltre a studiare aspetti meccanici dello sviluppo e della manifestazione del diabete, i ricercatori sperano che il procedimento possa essere usato per sviluppare strumenti diagnostici e migliori per il diabete.

“Credo che questa possibilità di studio del tessuto pancreatico e soprattutto della biochimica delle isole di Langerhans che producono insulina nell’organismo vivente è un’opportunità molto interessante per la ricerca sul diabete . Il metodo potrebbe rivelarsi utile ad esempio per studiare gli effetti diretti delle terapie, sulla composizione biochimica e sulla funzione delle cellule che producono insulina “, afferma Ulf Ahlgren.