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Un trapianto di cellule “invisibili” può curare il diabete tipo 1?

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Il diabete di tipo 1 era un tempo una condanna a morte. Dopo la diagnosi, i pazienti venivano stati sottoposti a una dieta da fame. I fortunati avrebbero avuto un anno o due da vivere. Ma, grazie alla scoperta dell’insulina nel 1921 non è più così.

Abbiamo bisogno dell’insulina per regolare il nostro zucchero nel sangue. Dopo un pasto, l’insulina aiuta le nostre cellule a utilizzare lo zucchero nel nostro cibo. Usiamo questo zucchero come carburante per l’energia – senza insulina, lo zucchero non ha nessun posto dove andare. Rimane nel flusso sanguigno e, nel tempo, danneggia i vasi sanguigni.

Le persone con diabete di tipo 1 si iniettano l’insulina per controllare il livello di zucchero nel sangue. Tuttavia, sebbene il trattamento sia un salvavita, non può impedire alle persone di sviluppare complicazioni diabetiche. Queste condizioni possono limitare la vita, quindi cosa succederebbe se ci fosse un trattamento migliore delle iniezioni di insulina?

Beh, potrebbe esserci, e implica il trapianto di cellule.

Oltre 450 milioni di persone hanno il diabete , ma meno del 10% di queste persone ha il tipo noto come tipo 1. Nel diabete di tipo 1, le cellule del pancreas che producono insulina smettono di funzionare. Gli scienziati non sanno esattamente come ciò avvenga, ma il sistema immunitario sembra attaccare queste cellule per sbaglio.

Lavoro con ricercatori e chirurghi delle università di Strathclyde ed Edimburgo che stanno sostituendo queste cellule difettose per un piccolo gruppo di persone con diabete di tipo 1 grave. In una persona sana, circa l’1% delle cellule del pancreas produce insulina. Gli scienziati sono in grado di estrarre queste cellule che producono insulina da un donatore di pancreas e i chirurghi le trapiantano in un paziente diabetico.

Grandi ostacoli

Un trapianto di successo significherebbe che le persone con diabete di tipo 1 possono ricominciare a produrre la propria insulina. Sembra semplice, ma non sempre funziona. I principali ostacoli stanno impedendo a questo trattamento di essere più ampiamente disponibile.

Come per gli organi trapiantati, anche le cellule devono affrontare il rigetto. Chi riceve un trapianto di cellule deve assumere un cocktail di farmaci antirigetto. Sebbene questi farmaci riducano le probabilità che il sistema immunitario rilevi le cellule trapiantate, hanno anche gravi effetti collaterali.

Anche i trapianti cellulari di successo alla fine falliscono. Quando le cellule produttrici di insulina del donatore smettono di funzionare, il diabete del paziente ritorna. I ricercatori non sanno ancora esattamente perché il trapianto smette di funzionare. Pensiamo che, nonostante i farmaci antirigetto, il sistema immunitario del paziente alla fine rilevi che le cellule provengono da un corpo diverso e le attacca.

Potrebbe anche accadere a causa del trattamento farmacologico. I farmaci antirigetto possono avere un effetto tossico sulle cellule che producono insulina. A causa di questi rischi, i trapianti cellulari sono disponibili solo per un piccolo gruppo di pazienti che non possono controllare il loro livello di zucchero nel sangue, anche con iniezioni di insulina, e vengono ricoverati regolarmente.

I ricercatori stanno cercando di sbarazzarsi della necessità di farmaci antirigetto. Le cellule non possono essere rifiutate se non possono essere rilevate dal sistema immunitario. Pensiamo che potrebbe essere possibile introdurre di nascosto le cellule del donatore nei corpi dei pazienti se sono rivestite con un materiale speciale.

Cellule invisibili

I materiali bioinvisibili possono essere impiantati nel corpo senza essere respinti dal sistema immunitario. Usiamo una sostanza chimica bioinvisibile chiamata alginato, che viene estratta dalle alghe. In teoria, le cellule racchiuse in un materiale bioinvisibile sfuggirebbero al rilevamento da parte delle cellule immunitarie che viaggiano nel nostro corpo, alla ricerca di invasori.

Alghe brune.
Alginato si trova nelle pareti cellulari delle alghe brune. 

L’occultamento delle cellule in alginato bioinvisibile potrebbe impedire il fallimento dei trapianti. Nel nostro laboratorio, abbiamo una macchina che ci consente di intrappolare gruppi di cellule che producono insulina in minuscole bolle di alginato. Le bolle sono larghe circa 200 micrometri – circa la larghezza di un capello umano – e possono nascondere oltre mille cellule all’interno.

Oltre ad essere bioinvisibile, l’alginato è poroso. I pori sono abbastanza grandi da far uscire l’insulina e far entrare ossigeno e zucchero (le cellule nutritive hanno bisogno per sopravvivere). Ma, cosa più importante, i pori sono troppo piccoli perché le cellule immunitarie possano passare nelle bolle di alginato e rilevare o danneggiare le cellule donatrici all’interno.

Il trapianto di cellule ammantate di alginato bioinvisibile ha avuto risultati promettenti negli studi sugli animali e negli studi sull’uomo su piccola scala . Tuttavia, fare le bolle è difficile da scalare. Si spera che in futuro possa portare a trapianti di cellule senza farmaci antirigetto. Molte più persone con diabete, soprattutto i giovani, potrebbero quindi ottenere un trapianto di cellule. Ciò impedirebbe loro di sviluppare le complicazioni di salute che derivano da anni di glicemia alta. Forse un giorno i giovani potrebbero ottenere un trapianto di cellule bioinvisibili per curare il loro diabete non appena viene diagnosticato.

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Autrice: Katrina Wesencraft
PhD Specializzanda, University of Strathclyde

Dichiarazione di divulgazione:
Katrina Wesencraft riceve finanziamenti dall’EPSRC e dall’MRC.

Il testo originale del contributo è pubblicato sul magazine online Conversation UK

Categorie:AGD, Ricerca

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