Novembre, appena terminato, è il mese del diabete, un momento per riflettere su nuovi modi per gestire una condizione cronica che colpisce grandi e piccini. La Mayo Clinic sta applicando una percorso rigenerativo per far progredire la cura del diabete oltre i controlli del sangue di routine e la terapia insulinica standard.
Quinn Peterson, Ph.D. ; Aleksey Matveyenko, Ph.D. ; e Alexander Revzin, Ph.D. , stanno collaborando a un approccio scientifico di gruppo per trovare nuove soluzioni basate sulle cellule che ripristinano la capacità del corpo di regolare la glicemia nelle persone con diabete di tipo 1 e di tipo 2. Il Center for Regenerative Medicine della Mayo Clinic ha riunito questi tre esperti in una triplice ricerca volta a migliorare la cura del diabete attraverso il ripristino della funzione cellulare, la sostituzione cellulare e il miglioramento della protezione immunitaria delle cellule.
“Come team, stiamo cercando di capire come le cellule beta pancreatiche che producono insulina muoiono o diventano carenti e come invertire questo processo”, afferma il dottor Peterson. “Ogni laboratorio ha un obiettivo diverso che si integra a vicenda. Riunire ciascuna di queste capacità ci consente di fare più di quanto potremmo fare nei nostri singoli laboratori. Ognuno di noi guarda al diabete attraverso una lente diversa per affrontare i problemi in modi unici”.
Il diabete è un problema di salute in crescita negli Stati Uniti, con un aumento del 40% dei casi negli ultimi dieci anni, secondo l’ American Diabetes Association . Circa 34 milioni di persone, o 1 americano su 10, hanno il diabete di tipo 1 o di tipo 2. Milioni di persone in più sono classificate come prediabetiche, il che potrebbe portare a uno tsunami di casi di diabete in futuro.
Per più di un secolo, l’insulina è il trattamento standard per il diabete di tipo 1 e alcune forme di diabete di tipo 2. Nonostante i miglioramenti, la terapia insulinica sostitutiva non sempre controlla sufficientemente il glucosio nel sangue, lasciando i diabetici a rischio di condizioni come neuropatia , cecità o infezioni che potrebbero portare all’amputazione degli arti.
Ricerca sul ringiovanimento cellulare
Il tipo 2 è la forma più diffusa di diabete e rappresenta circa il 95% di tutti i casi di diabete. Il diabete di tipo 2, che colpisce più spesso le persone sopra i 40 anni, si sviluppa quando le cellule beta del pancreas non sono in grado di secernere abbastanza insulina per abbassare lo zucchero nel sangue. Un aumento prolungato della glicemia potrebbe danneggiare molti organi del corpo, inclusi cuore, vasi sanguigni e reni. Queste cellule beta non producono abbastanza insulina per controllare lo zucchero nel sangue o l’insulina che producono non funziona correttamente.
La medicina rigenerativa si concentra sulla riparazione o il ripristino di cellule, tessuti e organi malati. La ricerca del dottor Matveyenko esamina come avviare le cellule beta pancreatiche difettose. Il suo laboratorio esamina come i fattori genetici e ambientali giocano un ruolo in questo processo. Ad esempio, un sonno adeguato, una dieta sana, un regolare esercizio fisico e la perdita di peso attiverebbero i geni che producono insulina e mantengono sane le cellule beta? Al contrario, uno stile di vita sedentario, la mancanza di sonno o una dieta ricca di grassi e zuccheri portano a un malfunzionamento delle cellule beta?
“Il mio laboratorio si concentra sulle cellule beta difettose. Abbiamo l’opportunità di lavorare con una varietà di campioni pancreatici umani presso la Mayo Clinic, che è una risorsa enorme per noi”, afferma il dott. Matveyenko. “Inoltre, testiamo le nostre teorie su modelli animali di diabete e obesità, con l’obiettivo di cercare di capire come trattare e ringiovanire al meglio le cellule beta difettose”.
L’obiettivo a lungo termine del Dr. Matveyenko è quello di portare nella pratica nuove terapie che migliorano la funzione delle cellule beta pancreatiche in modo che possano produrre più insulina e migliorare la regolazione della glicemia.
“È una mia passione che ho ricercato da quando ero uno studente di dottorato. Il diabete è un problema scientifico e sociale interessante e di cruciale importanza da risolvere, in particolare alla luce del fatto che la prevalenza del diabete di tipo 2 in America ha superato il 10% della popolazione “, afferma il dottor Matveyenko.
Indagare sulla terapia sostitutiva cellulare
Il diabete di tipo 1 è una condizione in cui il corpo attacca e distrugge le proprie cellule pancreatiche, annullando la capacità di produrre insulina. Il diabete di tipo 1, che spesso si sviluppa durante l’infanzia, può essere controllato solo con iniezioni di insulina. La mancanza di insulina può portare a iperglicemia , chetoacidosi diabetica e infine alla morte.
Il laboratorio del dottor Peterson sta studiando se le cellule staminali pluripotenti indotte siano un sostituto sicuro e praticabile per le cellule beta pancreatiche dormienti nel diabete di tipo 1. Le cellule staminali pluripotenti indotte vengono create da cellule adulte che vengono riprogrammate per comportarsi come cellule staminali. Quindi queste cellule possono essere convertite in cellule pancreatiche prive di malattia in grado di produrre insulina. Con l’aiuto del Center for Regenerative Medicine Biotrust , il laboratorio del dottor Peterson può produrre in serie cellule insulari da queste cellule staminali pluripotenti indotte e trapiantarle in modelli preclinici per testare il loro potenziale per curare il diabete di tipo 1. Le cellule delle isole sono gruppi di più tipi cellulari diversi che sono normalmente coinvolti nella regolazione del glucosio
“L’obiettivo del mio laboratorio è lo sviluppo di una terapia di sostituzione cellulare in grado di ripristinare la capacità dei pazienti di produrre la propria insulina e regolare i propri livelli di zucchero nel sangue”, afferma il dottor Peterson. “Ciò che rende unico l’approccio del mio team è l’integrazione di diversi tipi di cellule endocrine e l’apprezzamento della necessità di più di un singolo tipo di cellula per regolare i livelli di glucosio nel sangue. Stiamo davvero cercando di progettare isole”.
Il dottor Peterson è guidato dal desiderio di affrontare i bisogni dei pazienti insoddisfatti e dalla speranza di aiutare i membri della famiglia che hanno il diabete. Il suo team sta lavorando per tradurre i risultati in applicazioni cliniche, inclusa la standardizzazione dei processi di produzione e la definizione di metriche di controllo qualità per garantire la sicurezza e l’efficacia dei loro prodotti cellulari.
“Il nostro obiettivo a lungo termine è fornire ai pazienti un’alternativa alla terapia sostitutiva con insulina che risponderà in modo più efficace ai cambiamenti dei livelli di glucosio nel sangue o ai cambiamenti delle condizioni fisiologiche. Ci auguriamo che questo possa fare un lavoro migliore nella gestione dei livelli di glucosio nel sangue, quindi minimizzare o ridurre il potenziale di complicazioni a seguito del diabete “, afferma il dottor Peterson.
Tecnologia di bioingegneria per far progredire il toolkit rigenerativo
Il laboratorio del Dr. Revzin fornisce la biotecnologia necessaria per la ricerca del Dr. Matveyenko e del Dr. Peterson. Basandosi sul suo background come bioingegnere e sulla sua profonda conoscenza delle cellule pancreatiche, il Dr. Revzin sta sviluppando strategie per incapsulare le cellule delle isole nel laboratorio del Dr. Peterson.
“Si spera che questa tecnologia di incapsulamento possa consentire il trapianto di cellule di successo migliorando la protezione immunitaria delle cellule”, afferma il dott. Revzin. “Un altro obiettivo è sviluppare tecnologie che migliorino la qualità dei prodotti derivati ??dalle cellule staminali e possibilmente riducano il costo associato alla differenziazione delle cellule staminali in cellule insulari”, afferma il dott. Revzin.
Come i suoi colleghi di ricerca, il dottor Revzin è spinto dalla passione di trovare nuove soluzioni per migliorare la salute e la qualità della vita delle persone con diabete.
“Penso che sia una condizione medica davvero avvincente e straziante. È un privilegio avere la possibilità di lavorare a un progetto per una condizione come il diabete di tipo 1 che colpisce così tante persone, a partire dai bambini piccoli. È un importante problema medico che deve essere affrontato e spero di poter fare la differenza “, afferma il dott. Revzin.
Insieme e separatamente, questo team di ricerca sul diabete sta cercando di comprendere la funzione e la disfunzione delle cellule pancreatiche per promuovere un approccio rigenerativo alla cura del diabete. Sebbene stiano lavorando a un ritmo accelerato, sono prudenti con proiezioni su quando i loro risultati potrebbero essere approvati per la cura quotidiana del paziente. La loro speranza è di iniziare i test clinici sull’uomo nei prossimi anni.