Ricerca

Cellule renali progettate per produrre insulina quando la caffeina è presente nel corpo

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Un team di ricercatori del Politecnico federale di Zurigo, dell’Università di Basilea in Svizzera e dell’Institut Universitaire de Technologie in Francia hanno scoperto che le cellule renali embrionali ingegnerizzate per produrre insulina quando esposte alla caffeina sono in grado di ridurre i livelli di glucosio nei modelli murini. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Nature, il gruppo descrive i loro sforzi e il modo in cui ha funzionato nei modelli di topo.

Le persone con diabete soffrono di livelli di glucosio più alti del normale nel sangue, il che può portare a una serie di problemi di salute. I trattamenti attuali includono farmaci che rendono le cellule più sensibili all’insulina o l’iniezione di insulina per renderne disponibile una quantità maggiore alle cellule che ne hanno bisogno. In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno sviluppato un nuovo modo per ottenere più insulina nel corpo quando è maggiormente necessario.

Invece di aggiungere insulina esternamente, i ricercatori hanno ingegnerizzato cellule renali embrionali per produrla, ma solo quando sono state esposte alla caffeina. Il team ha scelto la caffeina perché è stata studiata in modo così approfondito e la maggior parte delle persone consuma bevande contenenti caffeina, come caffè e bevande analcoliche. Sottolineano come la caffeina è anche una sostanza che appare molto raramente in altri alimenti, rendendo la sua ingestione facile da regolare. Le cellule ingegnerizzate sono state coperte con un materiale che le proteggeva dal sistema immunitario e quindi inserite in un dispositivo che è stato impiantato nell’addome dei topi che erano stati progettati per il diabete. I ricercatori annotano che i livelli di glucosio tendono a spuntare dopo che le persone (e i topi) mangiano zucchero o materiale alimentare che il corpo converte in saccarosio. Quindi, il momento ottimale per dare la caffeina ai topi sarebbe dopo aver mangiato.

I ricercatori hanno riferito che sono stati in grado di raggiungere livelli di glucosio relativamente stabili nei topi variando la quantità di caffeina somministrata dopo aver mangiato. Mettere un tale dispositivo in pazienti con test umani è ancora molto lontano, i ricercatori riconoscono, ma notano che il loro metodo potrebbe essere applicabile anche per il trattamento di altri disturbi.

In sintesi

La programmazione del comportamento cellulare utilizzando interruttori genici trigger-inducibili è parte integrante della biologia sintetica. Sebbene siano stati compiuti progressi significativi nell’espressione transgenica indotta dal trigger, il controllo remoto dei transgeni privo di effetti collaterali continua a sfidare le terapie cellulari. Qui, utilizzando un anticorpo monocomponente legante la caffeina, stabiliamo un sistema di dimerizzazione proteica inducibile dalla caffeina, che consente ai fattori di trascrizione sintetica e ai recettori della superficie cellulare l’espressione del transgene in risposta a concentrazioni fisiologicamente rilevanti di caffeina generate dall’assunzione di routine di bevande come tè e caffè. Caffè contenente diverse concentrazioni di caffeina, espressione dipendente dal transgene, dipendente dalla dipendenza e reversibile, da parte di cellule di progettazione con questo sistema di regolatori avanzati stimolato dalla caffeina (C-STAR). Topi diabetici di tipo 2 impiantati con cellule dotate di C-STAR microincapsulate per l’espressione sensibile alla caffeina del peptide simile al glucagone 1 mostravano una omeostasi glucidica sostanzialmente migliorata dopo il consumo di caffè rispetto ai topi non trattati. Il controllo della produzione biofarmaceutica da parte della caffeina, che non è tossico, economico e presente solo in bevande specifiche, dovrebbe migliorare la compliance del paziente integrando la terapia con lo stile di vita. 

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