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I ricercatori di Stanford usano lo zinco per puntare alle cellule che producono insulina con il farmaco rigenerativo

Un’iniezione di insulina può gestire i sintomi del diabete, ma in realtà curare la malattia significherebbe guarire le cellule del pancreas che producono insulina, un ormone che regola la quantità di zucchero nel sangue.

Un approccio promettente potrebbe essere quello di stimolare la rigenerazione di quelle cellule con farmaci. Ma c’è un grosso ostacolo: la crescita innescata dal farmaco, volente o nolente, colpisce i tessuti non solo nel pancreas ma in tutto il corpo.

Ora, un gruppo di endocrinologi e chimici della Stanford University ha compiuto un passo verso il targeting delle cellule giuste in modo più preciso, utilizzando una proprietà che i ricercatori conoscono da lungo tempo ma che non hanno mai sfruttato per il trattamento: le cellule beta, le cellule produttrici di insulina nel pancreas, hanno un gusto particolarmente forte per lo zinco.

In uno studio pubblicato online il 6 dicembre in Chemical Biology Cell, i ricercatori di Stanford hanno usato questo fatto per somministrare selettivamente un farmaco alle cellule beta. Justin Annes, MD, PhD, assistente professore di medicina, è l’autore senior. Il dottorando Timothy Horton è l’autore principale.

Il metodo non è ancora stato ottimizzato e non è affatto pronto per l’uso clinico. “Siamo alle primissime fasi”, ha detto Annes. Ma in un campo in cui le opzioni principali sono le iniezioni di insulina e le pompe di insulina, che erogano continuamente l’ormone attraverso un catetere, potrebbero aprire la strada a alternative più allettanti.

Rigenerazione

Il diabete è una malattia in cui il corpo non può produrre abbastanza insulina per mantenere normali livelli di zucchero nel sangue. Per anni, l’obiettivo di Annes è stato quello di sviluppare un farmaco che promuova la rigenerazione delle cellule beta produttrici di insulina. Sebbene alcuni ricercatori lo ritenessero impossibile, Annes e i suoi colleghi sono riusciti a creare molecole specifiche che dividono le cellule beta e producono più cellule beta.

Quell’avanzamento avrebbe potuto dare nuova speranza ai pazienti diabetici, ma c’era un problema: il modo per far dividere e replicare le cellule beta è lo stesso per far dividere e replicare molte altre cellule. In altre parole, i ricercatori potrebbero essere in grado di aumentare il numero di cellule beta nel pancreas, ma nel processo otterrebbero molti altri tipi di cellule da replicare. Il risultato sarebbe una replicazione incontrollata e non mirata che interesserebbe molti altri organi a fianco del pancreas, molto probabilmente in peggio.

Allora Annes ebbe a pensare: i ricercatori hanno saputo dal 1940 che le cellule beta raccolgono circa 1.000 volte più zinco delle cellule dei tessuti circostanti. I ricercatori lo hanno usato principalmente come un modo per colorare e identificare visivamente le cellule beta nei campioni di tessuto pancreatico. Ma Annes ragionò che se fosse riuscito a ottenere in qualche modo un farmaco rigenerativo per cercare lo zinco, avrebbe potuto portarlo alle cellule beta.

Chiamata per i chimici

“L’unico problema era che non sapevo come generare composti in grado di testare questa ipotesi”, ha detto Annes. Quindi si rivolse a Horton, uno studente laureato in chimica, e Mark Smith, uno scienziato ricercatore senior presso la Stanford ChEM-H e direttore del suo Centro di Conoscenza della Chimica dei Medicinali.

Insieme hanno ideato una strategia basata sulla chelazione, una tecnica standard in chimica forse più conosciuta in medicina come trattamento per avvelenamento da piombo e mercurio. In questi casi, i medici somministrano un farmaco che forma legami stretti con i metalli e che possono quindi essere eliminati dal corpo.

Annes, Horton e Smith miravano a utilizzare un agente chelante di zinco, che si legava allo stesso ovunque ce ne fosse, per fornire un farmaco alle cellule che amano lo zinco, ma prima dovevano vedere se l’agente chelante stesso si sarebbe accumulato in beta cellule. Dopo che i primi test di laboratorio hanno dimostrato che lo hanno fatto, sono passati all’attacco con un farmaco rigenerante alle cellule beta con un agente chelante di zinco, e scoperto che il farmaco si accumulava anche nelle cellule beta in un piatto di laboratorio.

Il team ha anche dimostrato che il suo approccio di chelazione di zinco ha ammassato più del farmaco nelle cellule beta rispetto ad altri tipi di cellule. Quando il farmaco è stato somministrato alle cellule di ratto, comprese le cellule beta, in un piatto di laboratorio , le cellule beta si sono rigenerate circa del 250 percento in più rispetto ad altri tipi di cellule. L’effetto era più piccolo ma ancora presente nelle cellule umane in un piatto: le cellule beta si sono replicate circa il 130 percento in più rispetto alle cellule nonbeta nel corso dell’esperimento.

Questo non vuol dire che un trattamento è dietro l’angolo, i ricercatori avvertono. “Questa è la prima dimostrazione di una molecola di replica consegnata selettivamente nelle cellule beta”, ha detto Annes, e “non è sufficiente per le applicazioni terapeutiche”. Ma il team crede che l’approccio potrebbe un giorno portare a trattamenti che possono migliorare la sua selettività beta-cellulare.

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