Per migliorare il modo in cui le ossa fratturate guariscono nelle persone con diabete, i ricercatori dell’Università della Pennsylvania stanno conducendo lavori per sviluppare una terapia orale a prezzi accessibili – coltivata nelle piante.
e persone con diabete hanno un rischio maggiore di fratturare un osso rispetto alla popolazione generale. E se ne rompono uno, ci vuole anche più tempo del normale per guarire.
Nel numero di marzo di Biomaterials , Henry Daniell, Shuying (Sheri) Yang e colleghi della School of Dental Medicine di Penn condividono risultati promettenti di un modello animale in cui un farmaco proteico di origine vegetale accelera la guarigione di una frattura ossea. Il lavoro, che ha utilizzato il fattore di crescita simile all’insulina-proteina 1 (IGF-1), ha dimostrato che un farmaco somministrato per via orale e stabile sulla parte infortunata coltivato nelle piante di lattuga potrebbe stimolare la crescita delle cellule ossee e promuoverne la rigenerazione.
“È incredibile come una proteina abbia influito sulla guarigione della frattura”, afferma Daniell, corrispondente autore del documento. “L’attuale farmaco per i pazienti diabetici con una frattura richiede iniezioni ripetitive e visite in ospedale e di conseguenza la compliance del paziente è bassa. Qui abbiamo somministrato un farmaco per via orale una volta al giorno e visto che la guarigione era notevolmente accelerata”.
“La guarigione della frattura è un problema di salute significativo, specialmente per i pazienti con diabete”, afferma Yang, autore correlato del documento. “Tendono ad avere una riduzione della riparazione ossea e un aumento del rischio di fratture, presentando una sfida terapeutica. Fornire l’IGF-1 a livello umano sebbene il consumo di lattuga sia efficace, facilmente trasportabile e un’opzione attraente per i pazienti. Lo studio fornisce una nuova e ideale opzione terapeutica per la frattura diabetica e altre malattie muscoloscheletriche. “
Lo studio ha utilizzato la piattaforma di produzione di farmaci a base vegetale che Daniell ha sviluppato nel corso di molti anni, il che comporta l’introduzione di una proteina di interesse nelle cellule vegetali, spingendoli a iniziare a esprimere quel gene nelle loro cellule, producendo infine quella proteina nelle loro foglie che può essere raccolto e utilizzata in una terapia orale.
In questo caso, l’obiettivo era un IGF-1, una proteina importante per la salute delle ossa e dei muscoli. È noto che livelli più bassi di IGF-1 nel sangue sono associati ad un aumentato rischio di rottura di un osso.
Da precedenti lavori incentrati sulla distrofia muscolare condotta con l’ex membro della facoltà di Penn Dental Medicine Elizabeth Barton, ora all’Università della Florida, i ricercatori credevano che una particolare forma di IGF, un precursore della proteina che includesse un componente separato noto come e- peptide, probabilmente stimolava la rigenerazione meglio dell’IGF-1 maturo che mancava del peptide. L’attuale IGF1 utilizzato nella clinica non solo manca dell’e-peptide ma è anche glicosilato, una forma meno attiva.
Il team ha utilizzato metodi che Daniell ha perfezionato per esprimere in modo molto efficace la versione umana dell’IGF-1 nelle foglie delle piante e rimuovere il gene della resistenza agli antibiotici che viene utilizzato per selezionare le piante che crescono le proteine ??bersaglio, passaggi cruciali per preparare una terapia per l’uso clinico. Hanno accoppiato la proteina precursore IGF-1 con un’altra proteina, CTB, che aiuta a trasportare le proteine ??fuse dal tratto digestivo nel flusso sanguigno.
Dopo aver coltivato le piante di lattuga transgenica, hanno liofilizzato e polverizzato le foglie, confermando che il prodotto è rimasto stabile per quasi tre anni.
“Fondamentale per tutti questi progetti: vogliamo rendere la consegna di questo farmaco conveniente, confortevole e possibile da fare a casa”, afferma Daniell.
Sia nelle cellule di topo che in quelle umane, i ricercatori hanno dimostrato che il farmaco di origine vegetale ha causato una varietà di tipi cellulari, tra cui cellule di tessuto orale e osteoblasti, o cellule che costruiscono ossa, per crescere e differenziarsi o dividersi per formare una varietà di differenti tipi di cellule.
Passando alla fase successiva per studiare l’attività del farmaco in modelli animali, i ricercatori hanno inizialmente dimostrato che l’alimentazione dei topi con il prodotto a base vegetale ha determinato un aumento dei livelli di IGF-1. E infine, in un modello di topo diabetico, hanno scoperto che l’alimentazione con gli animali ha migliorato il volume, la densità e l’area ossea, segni di un processo di guarigione più robusto.
“Speriamo di trovare partner per portare avanti questo lavoro in quanto ci sono molte persone con diabete che potrebbero beneficiare di una terapia come questa”, afferma Daniell.
In lavori futuri, i ricercatori sperano di continuare a sviluppare l’IGF-1 per la coltivazione delle piante per trasferirlo in clinica, non solo per la guarigione delle fratture ossee ma anche per altri problemi muscoloscheletrici, tra cui l’osteoporosi e la rigenerazione ossea in seguito al cancro.
