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Diabete tipo 1: $ 1,2 milioni in sovvenzioni per finanziare la ricerca per la cura

La professoressa associata di ingegneria biomedica dell’Università di Binghamton Sha Jin mostra alla specializzanda  del secondo anno Deana Moffat come rimuovere le cellule dai tessuti animali ed estrarre le proteine ??della matrice extracellulare dai tessuti.

BINGHAMTON, NY – Una professoressa di ingegneria biomedica alla Binghamton University, State University di New York sta cercando di trovare una cura per il diabete da diverse angolazioni, e tre sovvenzioni federali per un totale di quasi $ 1,2 milioni aiuteranno lei e il suo team di ricerca in quella ricerca.

L’American Diabetes Association stima che solo negli Stati Uniti più di 30 milioni di persone – circa il 9,5% della popolazione – stanno combattendo la malattia.

“Il numero di pazienti diabetici cresce ogni anno, sia di tipo 1 che di tipo 2”, ha affermato Sha Jin, professoressa associata di ingegneria biomedica a Binghamton. “Ora ci sono Tipo 3 e Tipo 4 nei pazienti anziani, a seconda dei diversi sintomi.”

Un trattamento sperimentale – attualmente in fase di sperimentazione clinica attraverso la Food and Drug Administration degli Stati Uniti – è il trapianto di isole pancreatiche. I medici rimuovono le isole con cellule beta sane dal pancreas di un donatore di organi e iniettano le cellule in una vena che trasporta il sangue al fegato di una persona con diabete di tipo 1. Dopo alcuni trattamenti, le isole dovrebbero produrre e rilasciare insulina nel corpo del ricevente.

C’è un problema, tuttavia, nel trovare abbastanza isolotti utilizzabili per il trattamento. La domanda supera di gran lunga l’offerta. È qui che entra in gioco la ricerca di Jin.

Una sovvenzione di $ 400.000 concessa a lei e ai suoi colleghi ricercatori di Binghamton Kaiming Ye dalla National Science Foundation finanzierà la ricerca continua sui meccanismi molecolari che portano le cellule staminali chiamate cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC) a trasformarsi in organoidi simili a isole.

Jin spera di rispondere a diverse domande chiave: in che modo gli scienziati possono creare un microambiente per incoraggiare l’auto-organizzazione di un’architettura simile a un’isola simile a un’isola umana? Quali sono le principali vie di segnalazione coinvolte? Come possono essere utilizzati questi meccanismi per ottimizzare le procedure di differenziazione? La capacità degli scienziati di farlo è attualmente limitata.

“La natura di questi iPSC è che si differenzieranno spontaneamente in qualsiasi tipo di cellula nel nostro corpo”, ha detto Jin, “quindi sarà davvero disordinato nella capsula di Petri se non possiamo controllare il percorso che le cellule percorrono”.

Utilizzando una sovvenzione di $ 450.479 dal National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering (parte del National Institutes of Health), Jin condurrà la ricerca sul miglioramento della produzione di organoidi simili a isole in impalcature tridimensionali.

Piuttosto che uno strato piatto di cellule, le impalcature incoraggiano le strutture tridimensionali dei tessuti endocrini o delle isole che secernono ormoni. Tuttavia, poiché non esiste un sistema circolatorio come nel corpo umano, è difficile fornire ossigeno a tutte le cellule coltivate all’interno di un’impalcatura.

“Il problema è che una cultura tridimensionale è un pezzo, e nel mezzo le cellule non possono ricevere abbastanza ossigeno a causa della sua bassa solubilità”, ha detto Jin. “Per altri nutrienti, questo è mitigato a causa della loro elevata solubilità nel mezzo di crescita e le cellule possono assorbirli.” Ma con l’ossigeno, le cellule sulla parte superiore del materiale dell’impalcatura lo ricevono immediatamente e lo consumano per la maggior parte o tutto. Le cellule nella zona centrale o inferiore dell’impalcatura ricevono zero ossigeno, quindi stanno morendo “.

Jianjun Guan, professore di scienze dei materiali presso la Washington University di St. Louis, sta collaborando a questa ricerca sviluppando un materiale che libera ossigeno che sarà testato su cellule staminali coltivate all’interno dei ponteggi.

“Se possiamo fornire un apporto di ossigeno in situ all’interno di un ponteggio tridimensionale, non solo le cellule sulla superficie riceveranno ossigeno ma l’intero ponteggio”, ha detto Jin.

Il premio finale di $ 346.502 è arrivato attraverso il programma di sovvenzione della Major Research Instrumentation di NSF e finanzierà l’acquisto di un analizzatore di cellule a fluorescenza multicolore ad alte prestazioni, ad alta produttività, in grado di differenziare meglio tra i tipi di cellule. Non solo migliorerà la ricerca di Jin, ma sarà anche uno strumento utile per altri scienziati dell’Università di Binghamton e operatori sanitari regionali per aiutare i pazienti.

In caso di successo, l’uso di impalcature per la crescita di cellule staminali umane potrebbe portare a modelli di mini-organo da utilizzare in test farmacologici, modelli di malattie e altre ricerche mediche. Jin, ovviamente, è entusiasta di avere i fondi per la sua ricerca – non solo per acquistare attrezzature e forniture, ma anche per avere più menti che pensano alle soluzioni.

“Con questo supporto, posso reclutare più studenti laureati e laureandi interessati all’ingegneria dei tessuti pancreatici e che desiderano lavorare nel mio laboratorio”, ha affermato. “Insieme, possiamo continuare in quelle direzioni.”

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Le sovvenzioni che forniscono finanziamenti sono:

  • $ 450.479 dal National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering (parte del National Institutes of Health) per “Generazione di organoidi isolotto in ponteggi ossigenati” (# 1R15EB027391-01).
  • $ 400.000 dalla National Science Foundation per “Meccanismi molecolari di segnalazione specifica dei tessuti per l’autoassemblaggio delle isole” (n. 1928855).
  • $ 346.502 dal NSF per “MRI: acquisizione di una citometria a flusso ad alto rendimento per la ricerca e la formazione in scienze della salute” (n. 1919830).

 

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