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Diabete tipo 1: un dispositivo sottile come un wafer ha il potenziale per trasformare il campo del trapianto di cellule insulari

Un dispositivo delle dimensioni di un quarto di dollaro creato allo Houston Methodist Hospital potrebbe alterare drasticamente il corso del trattamento per il diabete di tipo 1, una condizione cronica che colpisce milioni di americani e non ha una cura.

In uno studio pubblicato nel numero del 26 dicembre di Nature Communications , un gruppo di ricerca guidato da Houston Methodist ha somministrato cellule insulari e immunoterapia direttamente in un dispositivo stampato in 3D simile a un pancreas bioingegnerizzato, chiamato NICHE. Il trattamento ha ripristinato livelli di glucosio sani ed eliminato i sintomi del diabete di tipo 1 nei modelli animali per più di 150 giorni, evitando gravi effetti avversi della terapia anti-rigetto somministrando farmaci immunosoppressori solo dove si trovavano le cellule delle isole trapiantate.

Nanomedicina per la cura del diabete tipo 1

Il diabete di tipo 1 è causato da una reazione autoimmune che distrugge le cellule del pancreas che producono insulina. Può anche causare insufficienza renale. Le iniezioni giornaliere di insulina sono il trattamento più convenzionale, ma il raggiungimento di uno stretto controllo dei livelli di glucosio rimane impegnativo e ingombrante per i pazienti. Inoltre, nei casi più gravi, i pazienti possono aver bisogno di trapianti di pancreas e rene, oppure possono qualificarsi per un trapianto di cellule insulari, in cui le cellule insulari di un donatore di pancreas deceduto vengono raccolte, processate e quindi trapiantate nel fegato del paziente con diabete di tipo 1.

Questi trapianti possono aiutare a migliorare i sintomi di un paziente; tuttavia, come per tutti i trapianti di organi , una delle maggiori sfide è la necessità di farmaci immunosoppressori per il resto della loro vita per evitare il rigetto del trapianto. L’immunosoppressione permanente può rendere i pazienti vulnerabili alle malattie infettive e aumenta il rischio di alcuni tipi di cancro.

Il NICHE, creato nel Dipartimento di Nanomedicina dello Houston Methodist Research Institute, è un dispositivo piatto posto sotto la pelle composto da un serbatoio cellulare per le isole e un serbatoio di farmaci circostante per la terapia immunosoppressiva localizzata. È la prima piattaforma a combinare la vascolarizzazione diretta e l’immunosoppressione locale in un unico dispositivo impiantabile per il trapianto allogenico di isole e la gestione del diabete di tipo 1 a lungo termine. La vascolarizzazione diretta è fondamentale per fornire nutrienti e ossigeno per mantenere la vitalità delle cellule insulari trapiantate .

L’apporto italiano

“Un risultato chiave della nostra ricerca è che l’immunosoppressione locale per il trapianto di cellule è efficace”, ha affermato Alessandro Grattoni, Ph.D., corrispondente autore e presidente del Dipartimento di Nanomedicina presso lo Houston Methodist Research Institute. “Questo dispositivo potrebbe cambiare il paradigma di come vengono gestiti i pazienti e può avere un impatto enorme sull’efficacia del trattamento e sul miglioramento della qualità della vita dei pazienti”.

Il NICHE incorpora porte per il rifornimento di farmaci secondo necessità. I ricercatori hanno riempito le riserve di farmaci ogni 28 giorni, il che è paragonabile ad altri farmaci a lunga durata d’azione clinicamente disponibili per la prevenzione dell’emicrania o il trattamento dell’HIV.

NICHE

Il team di Grattoni sta lavorando per potenziare la tecnologia NICHE per l’implementazione clinica, per la quale il rifornimento di farmaci potrebbe essere necessario solo una volta ogni sei mesi. La capacità di ricaricare la tecnologia NICHE consente un uso a lungo termine nei pazienti. Inoltre, i cambiamenti nelle formulazioni o nella concentrazione dei farmaci potrebbero estendere gli intervalli di ricarica a una volta all’anno, allineandosi alle visite mediche di routine.

Grattoni e i suoi collaboratori amplieranno questa ricerca nei prossimi anni, con l’obiettivo finale di testare la sicurezza del NICHE negli esseri umani in circa tre anni. Il laboratorio di nanomedicina di Grattoni presso la Houston Methodist si concentra su piattaforme impiantabili basate sulla nanofluidica per la somministrazione controllata ea lungo termine di farmaci e il trapianto di cellule per il trattamento di malattie croniche.


Maggiori informazioni: Jesus Paez-Mayorga et al, La nicchia impiantabile con immunosoppressione locale per l’allotrapianto di isole raggiunge l’inversione del diabete di tipo 1 nei ratti, Nature Communications (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-35629-z

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