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Verso Diabeteasy: la mappatura dei 100 trilioni di cellule che compongono il tuo corpo

Gli scienziati dell’Università della Florida analizzeranno ogni cellula del pancreas, tra gli altri organi, per comprendere le radici del diabete di tipo 1.

Nei giorni scorsi ho avuto l’autentico onore per me di incontrare una grande scienziato: il professor Harry S. nick PHD del Dipartimento Neuroscienze dell’Università della Florida, era da tempo che cercavo di incontrarlo. Poi per caso ha saputo dell’evento organizzato da Roberto con Il Mio Diabete, assieme ad AGD e DIABO Bologna: DIABETEASY #2. Ed eccolo qua a parlare con me di un progetto veramente importante nella ricerca della cura del diabete tipo 1, di cui avremo modo di saperne di più e meglio dalla voce dei professori Camillo Ricordi e Paolo Fiorina il prossimo 23 marzo 2019 a Bologna presso il MAST.

Ci sono circa 100 trilioni di cellule che costituiscono il corpo umano. Un nuovo sforzo di megascienza catalogherà e fotograferà ciascuna dei 200 o più tipi di cellule dagli 80 organi conosciuti e identificherà i geni che sono attivi in ??queste cellule.

Questo nuovo sforzo segue il progetto Human Genome che ha travolto la biologia negli anni ’90 e nei primi anni 2000. Ora gli scienziati hanno concepito una nuova ed eccitante sfida: creare una mappa cellulare dell’intero corpo umano, un progetto chiamato Human BioMolecular Atlas Program , o HuBMAP. L’Università della Florida è uno dei cinque centri di mappatura dei tessuti partecipanti. Qui al Centro UF ci occupiamo di mappare il timo, il linfonodo e la milza, tutti componenti chiave del sistema immunitario.

Ho studiato il diabete di tipo 1 o il diabete giovanile per quasi 35 anni e insieme agli altri colleghi dell’UF Diabetes Institute, ho cercato di trovare un modo per prevenire e curare la malattia. Questa è stata una sfida fino a poco tempo fa, perché non sapevamo che cosa causasse il diabete di tipo 1.

Il nostro obiettivo come centro di mappatura dei tessuti è identificare i tipi unici di cellule, quali proteine ??producono e quali geni sono attivati, e costruire un modello tridimensionale virtuale di ciascun organo. Questa mappa informerà la ricerca di molte malattie, tra cui il diabete di tipo 1.

Perché è importante comprendere le cause del diabete di tipo 1?

Sappiamo che il diabete di tipo 1 è una cosiddetta “malattia autoimmune”. Nel diabete di tipo 1, si pensa che le cellule immunitarie conosciute come “linfociti T” distruggano le cellule beta pancreatiche responsabili della produzione di insulina, che regola il livello di zucchero nel sangue.

Il sistema linfatico, che comprende il timo (giallo), la milza (marrone) ei linfonodi collegati dai vasi linfatici (verde), sarà oggetto di indagine per gli investigatori HuBMAP dell’Università della Florida. 

Poco più di un decennio fa, frustrato dall’incapacità di prevenire e curare la malattia, ho avviato un’iniziativa per la raccolta di pancreas umani da donatori di organi con diabete di tipo 1 e senza la malattia. Quest’ultimo gruppo si è costituito per fornire una comprensione del pancreas sano “normale”. Ad oggi, abbiamo raccolto il pancreas da più di 500 individui. Abbiamo distribuito questi tessuti in circa 230 progetti in 21 paesi in tutto il mondo. I risultati di questo sforzo hanno portato a nuove scoperte che hanno riscritto la nostra comprensione di come si sviluppa questa malattia.

I pazienti con diagnosi di diabete di tipo 1, circa 25.000 all’anno, nei soli negli Stati Uniti, affrontano una dipendenza perenne da iniezioni giornaliere di insulina per sopravvivere e hanno un alto rischio di sviluppare complicanze a lungo termine, tra cui cecità, malattie renali, piedi intorpiditi, amputazioni dell’arto e malattie cardiovascolari. Oggi, si stima che circa 1,25 milioni di persone negli Stati Uniti vivano con questo disturbo.

Poiché le complicazioni sono per gli individui affetti dalla malattia, forse ancora più scoraggianti restano i molti fattori quotidiani dello stile di vita che devono essere controllati o tenuti in conto per mantenere sotto controllo la malattia: monitorare i carboidrati, stimare l’esercizio, valutare i livelli di zucchero nel sangue e somministrare insulina per evitare livelli di glicemia sia alti che bassi. Questi rappresentano solo alcune delle sfide quotidiane associate alla malattia.

Per questi motivi, l’obiettivo dei nostri sforzi di ricerca collettiva presso l’UF Diabetes Institute è sempre stato quello di capire che cosa causa questa malattia. Sapere che ci consentirebbe di prevedere chi è a rischio, identificare i modi per prevenire la progressione della malattia e sviluppare una terapia curativa.

Perché studiare questi organi?

Il diabete di tipo 1 è solo una delle oltre 80 malattie autoimmuni conosciute che, per ragioni sconosciute, vede il sistema immunitario rivoltarsi contro se stesso. Oltre l’autoimmunità, le risposte immunitarie sono anche un elemento chiave per la salute in termini di lotta contro il cancro e le malattie infettive. Dalla nostra esperienza di studio del pancreas e del diabete di tipo 1, vediamo grandi progressi nella comprensione del ruolo dell’immunità in ciascuna di queste impostazioni attraverso la mappatura. Consentirà una profonda immersione di come funziona il sistema immunitario.

Diabete mellito Tipo 1. Il diabete di tipo 1 si verifica quando il sistema immunitario distrugge erroneamente le cellule beta produttrici di insulina nel pancreas, il che porta a livelli elevati di glucosio nel sangue, denominati iperglicemia. Sebbene il diabete di tipo 1 rappresenti solo il 10 percento di tutte le forme di diabete nel mondo, è spesso diagnosticato in bambini e adolescenti; di conseguenza, i pazienti devono far fronte a un bisogno permanente di insulina. All’inizio, i pazienti generalmente manifestano glicemia elevata, perdita di peso inspiegabile, sete e fame eccessive. Anche con un trattamento appropriato, la maggior parte dei pazienti alla fine sviluppa complicazioni a carico di reni, piedi, occhi e salute cardiovascolare.

In un individuo sano, le cellule T diventano attive solo quando rispondono a infezioni o cellule tumorali. Ma in quelli predisposti alle malattie autoimmuni, alcune cellule T possono essere erroneamente attivate dalle proteine ??”auto”, portandole a distruggere i tessuti sani.

In altre circostanze – come il cancro o le malattie infettive – il sistema immunitario non riesce a fornire una risposta sufficientemente efficace per essere reattivo. O le cellule del sistema immunitario proliferano in modo incontrollabile, portando a tumori del sangue e linfatici come linfomi e leucemie. Questo è il motivo per cui il timo, la milza e il linfonodo sono tessuti di interesse per chi studia il sistema immunitario umano sano. I ricercatori devono comprendere la linea di base salutare per tutti questi organi in modo che possiamo riconoscere quando le cose iniziano a funzionare male e cambiano, portando a malattie autoimmuni, cancro e malattie infettive. Espresso in un altro modo, dobbiamo prima capire che cosa costituisce il normale sistema linfatico durante tutta la vita umana.

Perché la definizione di normale è importante?

Potresti chiederti da dove vengono esattamente queste cellule normali. Come abbiamo fatto negli ultimi 11 anni, otterremo tessuti umani di grado adeguato trapiantati da donatori di organi deceduti attraverso Organ Procurement Organizations, dopo che un familiare o un esecutore legale ha fornito il consenso informato. Dato in un momento di lutto, questi preziosi doni anatomici, che nel caso della milza, del timo e del linfonodo, non sono utilizzabili per le procedure di trapianto salvavita, forniscono una risorsa inimitabile per la ricerca scientifica e la scoperta.

Solo i tessuti considerati “normali”, non affetti da patologie note o osservabili, saranno inclusi in questi studi iniziali. Raccoglieremo tessuti da donatori che vanno dai bambini agli adulti fino a 70 anni. Speriamo che questo fornisca intuizioni su come l’età altera i tipi e la salute di tutte le cellule in ogni organo.

Presso l’UF Diabetes Institute un team multidisciplinare comprendente biologi cellulari e molecolari, ematopatologi che studiano campioni clinici linfatici, ingegneri biomedici, immunologi e molti altri collaboreranno per il programma HuBMAP. Infatti, il centro di mappatura dei tessuti UF collaborerà ampiamente con una rete globale di esperti in microscopia e raccolta dati all’avanguardia.

Stiamo istituendo una pipeline di imaging per rilevare dozzine di proteine ??e molecole di RNA che caratterizzano il nervo, i vasi sanguigni, il tessuto di supporto noto come stroma e le cellule immunitarie da fette di tessuto, utilizzando otto diverse forme di microscopia.

Entro i primi due anni di HuBMAP, abbiamo in programma di mappare la milza, il timo e il linfonodo da 11 donatori di organi.

Ci aspettiamo che i dati risultanti rivelino nuovi tipi di cellule, strutture molecolari e cellulari, interazioni cellula-cellula e le loro implicazioni funzionali nell’anatomia e nella fisiologia umana. Pertanto, si prevede che il programma di Atlante BioMolecolare Umano tridimensionale ad alta risoluzione faciliti la scoperta.

Quando ho raggiunto i miei 50 anni di vita, il numero di colleghi, amici e familiari colpiti dalla malattia è aumentato ogni anno. Sono anche diventato di recente nonno. Mi piacerebbe pensare che ciò che ci proponiamo di fare avrà un impatto straordinario sulla salute umana per le generazioni attuali e future. Quello sarebbe un regalo che lasceremo in eredità.

E permettetemi di ringraziare gli amici italiani per la conferenza che farete l’anno prossimo a Bologna: sono iniziative queste che fanno bene a tutti. Sapere e come bere e tutti noi abbiamo sete di conoscenza e cure migliori.

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