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Verso una cura: gruppo di ricerca di Carleton lavora sulla terapia con cellule staminali per invertire il diabete di tipo 1

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Photo by felixioncool on Pixabay

Il pancreas umano è lungo solo circa 15 cm, ma al suo interno ci sono circa un milione di minuscole isolette di cellule che producono ormoni. Sebbene siano molte in numero, queste isole sono minuscole: costituiscono solo il 2-3% del volume del pancreas. Le cellule all’interno di queste isole secernono ormoni che ci aiutano a regolare il nostro zucchero nel sangue. E quando funzionano male, possono causare il diabete.

Jenny Bruin di Carleton fa parte di un team di ricercatori a cui è stata assegnata una sovvenzione di 5 anni, $ 3 milioni dal Canadian Institutes of Health Research (CIHR) e JDRF Canada per sviluppare una nuova terapia che trapianti cellule secernenti insulina derivate da cellule staminali in pazienti con diabete di tipo 1.

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Ciò potrebbe invertire gli effetti della condizione e aiutare ad eliminare la necessità dei diabetici di terapia insulinica.

“Le persone con diabete di tipo 1 non hanno cellule che secernono insulina nel pancreas. Queste sono chiamate cellule beta e il sistema immunitario le ha distrutte “, afferma Bruin, assistente professore presso il Dipartimento di Biologia e l’Istituto di Biochimica.

“Vogliamo sostituirli con cellule beta derivate da cellule staminali pluripotenti. In questo momento, possiamo portare le cellule staminali in parte lungo il percorso per diventare cellule beta in vitro . Quando trapiantiamo queste cellule nei topi, le fasi finali della maturazione si verificano nel topo per un periodo di diversi mesi. Funziona molto bene, ma è un po’ come una scatola nera: non sappiamo cosa sta succedendo nel tempo successivo al trapianto delle cellule, ma prima che inizino a produrre insulina e rispondere al glucosio “.

Il progetto coinvolge cinque candidati principali e due co-ricercatori e utilizzerà diverse tecniche per comprendere i fattori che potrebbero influenzare il processo di maturazione cellulare. Ad esempio, Francis Lynn dell’Università della British Columbia sta conducendo una caratterizzazione dettagliata di cellule beta derivate da cellule staminali e cellule beta umane da donatori di organi per identificare le differenze tra i due diversi tipi, e Pat MacDonald dell’Università di Alberta sta studiando il elettrofisiologia di queste cellule: come si muovono gli ioni dentro e fuori.

“Se riusciamo a capire cosa manca dal punto di vista funzionale a livello genetico, allora dovrebbe essere possibile indirizzare queste lacune e attivare i percorsi chiave che mancano”, afferma Bruin.

I trapianti di cellule staminali in pazienti umani sono attualmente in fase di test per la sicurezza, ma l’obiettivo finale è quello di essere in grado di trasformare le cellule staminali in cellule beta completamente funzionali in un piatto.

“Alcuni pensano che potrebbe essere sufficiente trapiantare cellule che secernono insulina, ma non ancora completamente funzionali. E potrebbe essere, ma l’ambiente in cui le cellule vengono trapiantate è estremamente variabile. C’è molto spazio per i fattori ambientali per eliminare il processo all’interno di un essere umano “, afferma Bruin.

Il ruolo di Bruin nel progetto è identificare come contaminanti e inquinanti comuni potrebbero influenzare il processo di maturazione.

“Quando coltiviamo queste cellule in un piatto, è un ambiente molto controllato. Controlliamo ogni fase e ogni componente dei media in cui si trovano. Ma quando li trapiantiamo in un paziente, l’ambiente è completamente incontrollato. Sappiamo che le persone in tutto il Canada sono esposte a tutti i tipi di inquinanti ambientali e possiamo misurare quelli nel loro sangue e nei loro tessuti “, afferma Bruin.

“Il mio laboratorio è interessato a come questi contaminanti stanno influenzando la funzione delle cellule beta, non solo nelle cellule trapiantate, ma anche nel nostro pancreas. Tale esposizione ambientale potrebbe potenzialmente influenzare la funzione delle cellule beta e la nostra capacità di trapiantare con successo cellule staminali “.

Ciò ha implicazioni per la nuova tecnica di trapianto di cellule staminali, ma anche per la nostra comprensione del diabete più in generale.

“Ci concentriamo principalmente sulla cellula beta perché è fondamentale sia per il diabete di tipo 1 che per il diabete di tipo 2. Qualsiasi difetto nelle cellule beta influenzerà la regolazione del glucosio. Se il modo in cui le cellule beta secernono insulina o percepiscono il glucosio è influenzato dalle sostanze chimiche nel nostro ambiente o dagli additivi nel cibo – o c’è la morte delle cellule beta in risposta ad alcune di queste esposizioni – allora hai meno cellule beta funzionali “, dice Bruin.

“Uno dei problemi per le persone con diabete di tipo 2 è che le loro cellule beta non funzionano bene come individui sani. Nelle prime fasi della malattia secernono troppa insulina. Nelle fasi successive, non secernono abbastanza, in parte perché perdono la maturità. Non capiamo come le cellule beta maturino e cosa potenzialmente le manda indietro. Questa ricerca potrebbe aiutarci a capire perché le cellule beta nelle persone con diabete di tipo 2 non funzionano come dovrebbero, ma il nostro obiettivo principale è imparare come generare cellule beta completamente mature da cellule staminali per il trattamento di pazienti con diabete di tipo 1. “

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