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Diabete tipo 1: le cellule umane possono anche cambiare lavoro

Pseudo-isole costituite da cellule alfa umane. Queste cellule producono glucagone (blu), ma possono «imparare» a produrre insulina (rosso). La proteina GFP (verde) consente di tracciare l’origine delle cellule, certificando così il loro cambiamento di identità.

I ricercatori dell’UNIGE dimostrano la facilità con cui alcune cellule pancreatiche umane producono insulina. Nel diabete, questo tipo di conversione cellulare potrebbe compensare la perdita o la disfunzione delle cellule che producono naturalmente questo ormone.

I libri di testo di biologia ci insegnano che i tipi di cellule degli adulti rimangono fissi nell’identità che hanno acquisito al momento della differenziazione. Inducendo le cellule pancreatiche umane non insulino-produttrici a modificare la loro funzione per produrre insulina in modo sostenibile, i ricercatori dell’Università di Ginevra (UNIGE), in Svizzera, mostrano per la prima volta che la capacità adattativa delle nostre cellule è molto maggiore di quanto precedentemente pensato. Inoltre, questa plasticità non sarebbe esclusiva per le cellule pancreatiche umane. Una rivoluzione per la biologia cellulare, da scoprire sulla rivista Nature.

Il pancreas umano ospita diversi tipi di cellule endocrine (?, ?, ?, ? e & Upsih;) che producono diversi ormoni responsabili della regolazione dei livelli di zucchero nel sangue. Queste cellule sono raggruppate in piccoli gruppi, chiamati isolotti o isole pancreatiche di Langerhans. Il diabete si verifica quando, in assenza di cellule funzionali ?, i livelli di zucchero nel sangue non sono più controllati. Presso la Facoltà di Medicina dell’UNIGE, il professor Pedro Herrera e il suo team avevano già dimostrato, nei topi, che il pancreas ha la capacità di rigenerare nuove cellule di insulina attraverso un meccanismo spontaneo di cambiamento dell’identità di altre cellule pancreatiche. Ma che dire dell’essere umano? Inoltre, è possibile promuovere artificialmente questa conversione?

Da un ormone all’altro: un cambiamento a lungo termine

Per esplorare se le cellule umane hanno questa capacità di adattarsi, gli scienziati di Ginevra hanno usato isole di Langerhans da donatori sia diabetici che non diabetici. In primo luogo hanno classificato i diversi tipi di cellule per studiarne due in particolare: cellule ? (produttori di glucagone) e & Upsih; cellule (cellule polipeptidiche pancreatiche). “Abbiamo diviso le nostre cellule in due gruppi: uno in cui abbiamo introdotto solo un tracciante di cellule fluorescenti e l’altro in cui, inoltre, abbiamo aggiunto geni che producono fattori di trascrizione dell’insulina specifici per le cellule beta”, spiega Pedro Herrera.

I ricercatori hanno quindi ricostruito “pseudo-isolette”, con un solo tipo di cellula alla volta per studiare accuratamente il loro comportamento. “Prima osservazione: il semplice fatto di aggregare cellule, anche in pseudoisole monotipiche, stimola l’espressione di determinati geni legati alla produzione di insulina, come se le cellule” non-? “rilevassero naturalmente l’assenza delle loro” sorelle “. Per far sì che le cellule iniziassero a produrre insulina, abbiamo dovuto stimolare artificialmente l’espressione di uno o due geni chiave delle cellule ? “, afferma Kenichiro Furuyama, ricercatore presso il Dipartimento di Medicina Genetica presso la Facoltà di Medicina dell’UNIGE e il primo autore di questo lavoro. Una settimana dopo l’inizio dell’esperimento, il 30% delle cellule ? stava producendo e secernendo insulina in risposta al glucosio. & Upsih; -Cells, sotto lo stesso trattamento,

In una seconda fase, i ricercatori hanno trapiantato queste pseudo-isole monotipiche di cellule ? umane modificate in topi diabetici. “Le cellule umane si sono rivelate molto efficaci: i topi sono guariti!” gioisce Pedro Herrera. “Come previsto, quando tali trapianti di cellule umane sono stati rimossi, i topi sono diventati di nuovo diabetici, abbiamo ottenuto gli stessi risultati con le cellule di donatori sia diabetici che non diabetici, dimostrando che questa plasticità non è danneggiata dalla malattia. a lungo termine: sei mesi dopo il trapianto, le pseudo-isole modificate hanno continuato a secernere insulina umana in risposta all’elevato glucosio. “

Le cellule che sono più resistenti nel diabete autoimmune

Un’analisi dettagliata di queste cellule di glucagone umano che sono diventate produttori di insulina dimostra che esse mantengono un’identità cellulare vicina a quella delle cellule ?. Il diabete autoimmune o il diabete di tipo 1 è caratterizzato dalla distruzione delle cellule beta dal sistema immunitario dei pazienti. I ricercatori si sono quindi chiesti se queste cellule ? modificate sarebbero state prese di mira dall’autoimmunità, dal momento che rimangono diverse dalle cellule beta. Per testare la loro resistenza, li hanno co-coltivati ??con cellule T di pazienti con diabete di tipo 1. “Abbiamo scoperto che le cellule ? modificate hanno innescato una risposta immunitaria più debole, e quindi potrebbero avere meno probabilità di essere distrutte rispetto alle cellule ? native”.

Oggi, il trapianto di pancreas viene eseguito in casi di diabete estremamente grave, trapiantando l’intero pancreas o, preferibilmente, solo le isole pancreatiche, un approccio molto meno invasivo. Questa tecnica è molto efficace, ma ha i suoi limiti: come ogni trapianto, va di pari passo con il trattamento immunosoppressivo. Nonostante questo, le cellule trapiantate scompaiono dopo alcuni anni. “L’idea di utilizzare le capacità intrinseche rigenerative del corpo umano ha qui un senso”, sottolinea Pedro Herrera. Tuttavia, molti ostacoli rimangono prima che un trattamento derivante dalla nostra scoperta possa essere proposto. “Dobbiamo infatti trovare un modo – farmacologico o di terapia genica – per stimolare questo cambiamento di identità nelle cellule interessate all’interno del pancreas del paziente, ma senza causare effetti avversi su altri tipi di cellule”, aggiunge. La strada sarà difficile e lunga. Questo lavoro è stato finanziato dal NIH-NIDDK (Istituto Nazionale di Diabete e Malattie Digestive e Rene, parte del National Institutes of Health degli Stati Uniti), e con un premio di eccellenza della Fondazione nazionale svizzera per la scienza (SNFS) e la “Fondation privée des HUG” “, tra gli altri.

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