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Capsule piene di bilirubina migliorano la sopravvivenza delle cellule pancreatiche trapiantate

Incapsulando la bilirubina in piccole nanoparticelle, i ricercatori della North Carolina State University e della Ohio State University hanno migliorato il tasso di sopravvivenza delle cellule pancreatiche delle isole in vitro in un ambiente a basso ossigeno. Il lavoro ha implicazioni per il trattamento del diabete di tipo 1 sia nei cani che nei pazienti umani.

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I pazienti con diabete di tipo 1 non sono in grado di produrre abbastanza insulina in modo naturale. Un trattamento per il diabete di tipo 1 è il trapianto di isole pancreatiche, in cui vengono trapiantati nel paziente gruppi di cellule di un pancreas donatore, in cui possono percepire i livelli di glucosio e produrre insulina per controllare il diabete. Il trapianto di isole è attualmente l’unico trattamento curativo non invasivo per la malattia; tuttavia, lo svantaggio principale è l’alto tasso di morte cellulare dopo il trapianto.

A differenza di un trapianto di organi, in cui l’organo è collegato direttamente ai vasi sanguigni e ha un apporto di ossigeno immediato, le cellule delle isole trapiantate vengono semplicemente iniettate nel flusso sanguigno del ricevente e si depositano in piccole vene nel fegato, un ambiente a bassa ossigenazione in cui fino a 70 il percento delle cellule trapiantate muore entro 72 ore dalla procedura.

Chris Adin, attualmente professore associato di tessuti molli e chirurgia oncologica presso il College of Veterinary Medicine del NC State e precedentemente nello stato dell’Ohio, ha pensato che la risposta al salvataggio di queste cellule insulari trapiantate potrebbe risiedere in un antiossidante naturale – la bilirubina. “La bilirubina è una molecola presente in ogni cellula del nostro corpo”, dice Adin, “e anche se troppa può essere dannosa, può essere utile se integriamo le cellule con la giusta quantità di questa molecola”.

Quindi Adin si proponeva di vedere se l’aggiunta di bilirubina alle cellule dell’isolotto avrebbe aumentato i tassi di sopravvivenza dei trapianti. L’ostacolo principale era nel fornire la bilirubina alle cellule di interesse. Poiché la molecola non è molto solubile in acqua, non potrebbe essere efficacemente assorbita dalle cellule se fosse semplicemente aggiunta alla soluzione in cui si trovavano.

Xiaoming He, professore di ingegneria biomedica nello stato dell’Ohio, ha collaborato con Adin per progettare un veicolo di consegna per la bilirubina. La scelta si rivolge a una nanocapsula di plutonio 127-chitosano che racchiude la molecola di bilirubina, la quale viene prelevata dalla cellula isoletta e rilascia la bilirubina all’interno della cellula.

Lui e Adin hanno testato le loro particelle in vitro su cellule insulari che erano state coltivate in coltura ed esposte in ambienti a bassa ossigenazione. Hanno trovato che una dose di 5 bilirubina micromolare ha il massimo beneficio protettivo mentre ancora conserva la funzione delle cellule delle isole. In quelle cellule trattate, il tasso di mortalità a basso tenore di ossigeno è solo del 18%.

“Il tasso di mortalità cellulare da trapianti di isole è stato il principale ostacolo all’utilità di questa procedura”, dice Adin. “Queste nanocapsule forniscono un metodo di somministrazione di bilirubina che consente il dosaggio mirato, preservando sia le cellule che la loro funzionalità.”

I passi successivi di Adin includono la creazione di un programma di trattamento per i pazienti canini che può fungere da modello per l’uomo. “Ci sono tra 400.000 e 800.000 cani negli Stati Uniti con diabete di tipo 1”, dice. “Calcolare un trattamento per i cani non solo allevia la loro sofferenza, ma potrebbe portare a trattamenti migliorati anche per gli umani.”

Il lavoro appare nella rivista Cell Transplantation.



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