I ricercatori usano la proteomica per individuare una nuova strategia di prevenzione per il diabete di tipo 1.
RICHLAND, Washington – Una proteina recentemente identificata come importante nel diabete di tipo 1 può ritardare l’insorgenza della malattia nei topi diabetici, fornendo un nuovo obiettivo per la prevenzione e il trattamento nelle persone, secondo una ricerca condotta da scienziati del Northwest Pacific Department of Energy degli Stati Uniti National Laboratory e Indiana University School of Medicine. Poiché il diabete di tipo 1 è incurabile e ha gravi conseguenze per la salute per tutta la vita, la prevenzione è un importante obiettivo di ricerca.
La chiave del nuovo studio, pubblicato online il 9 gennaio 2020, sulla rivista Cell Metabolism , è una tecnica chiamata spettrometria di massa, in grado di rilevare in modo completo le proteine ??che si trovano a livelli estremamente bassi nel corpo, ma possono avere grandi effetti sulla salute .
Il team di ricerca multidisciplinare di medici e biochimici ha utilizzato una nuova strategia per individuare le proteine ??nelle cellule beta, un sottoinsieme di isole pancreatiche che aumentano o diminuiscono in risposta all’attacco del sistema immunitario. Le cellule beta normalmente regolano i livelli di zucchero nel sangue nel pancreas. Nelle persone sensibili al diabete di tipo 1 (precedentemente chiamato insulino-dipendente o diabete giovanile) queste cellule vengono lentamente distrutte dal sistema immunitario del corpo. Qui, i ricercatori si sono concentrati su come gli isolotti rispondono all’infiammazione.
I ricercatori hanno trattato le isole pancreatiche umane con sostanze prodotte dal corpo e pensato di essere coinvolte nel processo del diabete. Hanno identificato un totale di 11.324 proteine, con 387 interessate dal trattamento. Di questi 387, hanno limitato la loro attenzione a uno: il fattore di differenziazione della crescita 15 (GDF15).
“Volevamo identificare le proteine ??che possono intervenire nel processo della malattia del diabete”, ha affermato Ernesto Nakayasu, scienziato biomedico della PNNL e co-autore principale dello studio. “Ci siamo interessati a GDF15 perché il livello di proteine ??è stato soppresso del 70% dopo il trattamento.”
GDF15 è noto per i suoi effetti protettivi in ??diversi tipi di cellule nel corpo umano, ma non era mai stato studiato nelle isole. Quando i ricercatori hanno misurato i livelli di GDF15 nel tessuto del pancreas da persone con diabete, e scoperto che la proteina era esaurita nelle loro cellule insulari malfunzionanti.
Ma le prove chiave sono emerse quando gli scienziati hanno trattato topi diabetici non obesi con GDF15 e ridotto lo sviluppo del diabete del 53%. I topi diabetici non obesi sono un modello comune per testare i trattamenti del diabete di tipo 1 perché sviluppano spontaneamente diabete autoimmune con molte somiglianze con la malattia umana.
“Abbiamo ipotizzato che la riduzione del GDF15 non fosse una buona cosa per la sopravvivenza delle isole, e in effetti era così”, ha detto Raghu Mirmira, ricercatore a capo dello studio. “Questo lavoro ci apre la strada a considerare questo tipo di” fattori protettivi delle isole “come terapie per prevenire o invertire il diabete di tipo 1”. Fino a poco tempo fa Mirmira è stata professore diabetologia pediatrica e direttore del Center for Diabetes and Metabolic Diseases della Indiana University School of Medicine. Ora è professore di medicina nella sezione di endocrinologia, diabete e metabolismo all’Università di Chicago.
“Questo approccio differisce sostanzialmente dal pensiero attuale che mira al sistema immunitario. Mentre GDF15 può essere una nuova terapia, abbiamo identificato altre proteine ??che potrebbero funzionare in combinazione con GDF15, quindi tale lavoro rappresenta davvero un tesoro di informazioni che possono essere estratti in nuove terapie “, ha detto Mirmira.
Tom Metz, ricercatore co-principale di PNNL ed esperto nella proteomica delle isole basata sulla spettrometria di massa, ha concordato, aggiungendo: “Questo studio illustra il potere di approcci non riduzionistici e completi, come la proteomica, per scoprire nuove informazioni in sistemi complessi Il ruolo protettivo di GDF15 contro la distruzione delle isole e la sua capacità di ritardare l’insorgenza del diabete di tipo 1 nel modello murino sarebbe stato molto difficile da scoprire senza eseguire l’analisi proteomica completa iniziale delle isole umane stressate. “
I ricercatori stanno ora lavorando all’idea che bassi livelli di GDF15 nelle isole potrebbero in qualche modo svolgono un ruolo proattivo nell’istigare l’attacco autoimmune che alla fine li uccide.
“Questo pensiero è in qualche modo controintuitivo nel campo del diabete di tipo 1, ma è questo tipo di pensiero immediato che può portare a terapie a cui non avevamo mai pensato prima”, ha affermato Mirmira.
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Farooq Syed, co-autore principale, ha svolto studi di modellistica con il mouse presso la Indiana University School of Medicine. Altri collaboratori di PNNL includevano Marina Gritsenko, Hugh Mitchell, Wei-Jun Qian e Bobbie-Jo Webb-Robertson.
Gli esperimenti di spettrometria di massa sono stati condotti in EMSL, il Environmental Molecular Sciences Laboratory, una struttura utente del DOE Office of Science situata presso il PNNL.
Lo studio è stato sostenuto dal National Institutes of Health; National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases; un premio al merito VA; Fonds National de la Recherche Scientifique; un accordo di ricerca strategica della JDRF; e regali dalla Sigma Beta Sorority, dalla Ball Brothers Foundation, dalla George and Frances Ball Foundation e dalla Holiday Management Foundation.
