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Il trapianto di cellule delle isole per il diabete di tipo 1: caratteristiche e chi può farlo?

Siamo vicino a una cura per il diabete?

I diabetici di tipo 1 (diabete mellito) non producono insulina – le cellule beta beta che producono insulina nel loro pancreas non funzionano correttamente per ragioni che non sono al 100 per cento chiare. Quindi l’unico modo per gestire i livelli dello zucchero nel sangue, si basa sull’insulina artificiale, iniettando insulina più volte al giorno o indossando una pompa d’insulina, applicando il conteggio dei carboidrati e spesso controllando lo zucchero nel sangue.

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Tuttavia, gli scienziati stanno esplorando la creazione di cellule di isole umane (cellule che producono insulina) dalle cellule staminali, allo scopo di trapiantarle per aiutare coloro che soffrono di diabete e tornare a fare insulina. Le cellule staminali autoctone sono un’area di ricerca in via di sviluppo e sono attualmente utilizzate negli studi sugli animali. Tuttavia, secondo gli Istituti Nazionali per Salute, esistono altri due tipi di trapianti di cellule isolate più forti che vengono utilizzati in pazienti selezionati con diabete.

Che cosa è il trapianto di isole?

Il trapianto delle cellule delle isole pancreatiche, noto anche come trapianto di cellule beta, è un processo in cui le beta, sia di donatori umani che di cellule create in laboratorio, sono trapiantate in una persona con diabete di tipo 1. La speranza è che esse secernano insulina e aiutino a regolare il glucosio nel sangue, come le cellule beta che normalmente funzionano i non diabetici.

Finora, i pazienti trapiantati con cellule isolate di donatori donatori possono essere resi insulino indipendenti per più anni.

Tuttavia, questa strategia è limitata a causa della scarsità e qualità delle cellule isolanti del donatore. Inoltre, è importante notare che il trapianto di cellule è una procedura sperimentale e resterà tale fino a quando la tecnologia del trapianto non sarà considerata sufficientemente efficace per essere definita terapeutica.

Attualmente esistono due tipi di trapianto.

Allo-trapianto

Questo tipo di trapianto comporta la presa di cellule isolane da un donatore defunto e la purificazione. Dopo la depurazione, le cellule vengono elaborate e trasferite nel destinatario.

Questo tipo di trapianto è stato utilizzato in alcuni pazienti con diabete di tipo 1 i cui zuccheri nel sangue sono molto difficili da controllare. Idealmente, il trapianto porterebbe a livelli normali di glucosio nel sangue senza l’uso di iniezioni o infusioni di insulina, o almeno ridurrebbe la quantità di insulina necessaria. Un altro obiettivo è quello di ridurre la non consapevolezza dell’ipoglicemia – una condizione pericolosa in cui le persone non possono sentire l’abbassamento glicemico.

I pazienti trapiantati ricevono in genere due infusioni con una media di 400.000 a 500.000 isole per infusione. Una volta impiantate, le cellule beta in questi isolotti iniziano a produrre e rilasciare l’insulina.

Quando si ricevono le cellule trapiantate occorre prendere farmaci immunosoppressivi per prevenire il rigetto. Questo può complicare il diabete perché nel tempo questi tipi di farmaci, come i corticosteroidi, possono aumentare la resistenza all’insulina, causando un incremento degli zuccheri nel sangue. Altri tipi di farmaci immunosoppressivi possono ridurre la capacità delle cellule beta di rilasciare l’insulina.

Infine, questi tipi di farmaci indeboliscono il sistema immunitario, il che può aumentare il rischio di infezione. Quindi, è chiaro che questo processo avviene con limitazioni e incertezze.

Gli Allo-trapianti non sono condotti in tutti gli ospedali. Tali strutture devono avere il permesso dell’American Food and Drug Administration (FDA) per la ricerca clinica sul trapianto di isole. Un medico specializzato in imaging, un radiologo, è in genere quello che esegue i trapianti. Utilizza immagini a raggi x e ultrasuoni per guidare il posizionamento di un catetere (un sottile tubo di plastica) attraverso una piccola incisione nello stomaco superiore nella vena del porta (una vena importante che fornisce il sangue al fegato).

Una volta che il catetere viene inserito nella posizione corretta, le cellule degli isolotti vengono lentamente fatte transitare. In genere, ai pazienti vengono somministrati anetetici locali e sedativi durante la procedura.

I ricercatori ritengono che i pazienti necessitino di circa 350 a 750 milioni di cellule per interrompere completamente l’insulina. Pertanto, la maggior parte dei pazienti necessita di trapianti multipli.

Auto-trapianto

Questo tipo di trapianto viene eseguito in seguito alla rimozione totale del pancreas (una pancreatectomia ) nei pazienti con pancreatite grave e cronica che non possono essere gestiti da altri trattamenti. L’idea è di mantenere la produzione di insulina e la secrezione perché la rimozione del pancreas può condurre una persona a sviluppare il diabete.

I pazienti con diabete di tipo 1 non possono ricevere questo tipo di trapianto.

Aspetti

Rispetto al trapianto di organi interiori, i trapianti di cellule degli isole sono molto meno invasivi. Il successo dell’allo trapianto migliorerà il controllo del glucosio nel sangue e limiterà o ridurrà l’uso dell’insulina per lunghi periodi di tempo. Ciò significa che i pazienti non dovrebbero iniettarsi insulina o infonderla attraverso una pompa più volte al giorno. Un migliore controllo dello zucchero nel sangue potenzialmente può ridurre o rallentare il rischio di complicanze del diabete come malattie cardiache, neuropatia associata al diabete (danni ai nervi) e  retinopatia (danni agli occhi).

Inoltre, con il allo trapianto nello stesso tempo, anche la funzione parziale dopo un trapianto può invertire l’ignoranza dell’ipoglicemia, aiutando i pazienti a sentire i sintomi quali la sudorazione, l’agitazione, l’aumento del battito cardiaco, l’ansia o la fame e curarli di conseguenza.

Rischi

La procedura di trapianto può aumentare il rischio di sanguinamento e coaguli di sangue. C’è anche la possibilità che le cellule trapiantate non funzionino bene o affatto. Inoltre, tutte le celle potrebbero non agire subito e possono richiedere tempo per iniziare a funzionare correttamente. Pertanto, i destinatari potrebbero aver bisogno di prendere l’insulina finché le cellule iniziano a funzionare correttamente.

C’è anche il rischio che la risposta autoimmune, che inizialmente distrusse le cellule naturali della persona possa essere nuovamente attivata, causando un attacco nelle nuove cellule. I ricercatori stanno attualmente cercando di indagare se l’utilizzo di altre aree del corpo per il trapianto può impedire che ciò accada.

Al fine di prevenire il rigetto delle cellule, è necessario prendere farmaci immunosoppressivi che abbassano il sistema immunitario. Questi farmaci possono anche aumentare gli zuccheri nel sangue. I farmaci immunosoppressivi non sono necessari nel caso di un auto trapianto perché le cellule infuse vengono dal corpo del paziente.

 

Limitazioni

Uno degli ostacoli principali è che c’è una carenza di cellule isolane dai donatori – molte volte non ci sono sufficienti cellule sane per il trapianto e non ci sono donatori sufficienti.

Come potete immaginare, questo tipo di procedura è anche costoso. Mentre i pazienti potrebbero risparmiare sull’insulina, i costi della procedura, degli appuntamenti e dei farmaci immunosoppressivi creano barriere finanziarie che impediscono l’uso diffuso di trapianto allo sullo stato isletico.

Aspettative future

Gli scienziati stanno lavorando duramente per perfezionare il trapianto di cellule delle isole. Ci sono alcune ricerche che presentano la capacità di creare cellule beta umane dalle cellule staminali in laboratorio. Si ritiene che queste cellule genererebbero una quantità maggiore di cellule isolate più efficienti. E anche se ci sono stati molti avanzamenti, molto lavoro deve essere fatto in questo settore prima che il trapianto diventi un’opzione terapeutica. Perfezionare questo metodo potrebbe portarci ad un passo più vicino nella cura del diabete.

fonti:

Istituto nazionale per il diabete. Trapianto di isole pancreatiche.

Pagliuca FW , et. al. Generazione di cellule funzionali di pancreas umane umane in vitro. Cell. 2014, ottobre 9; 159 (2): 428-39. doi: 10.1016 / j.cell.2014.09.040 .

Settima relazione annuale del trapianto di isole collaborative. Registro di trapianto colonnato.  https://web.emmes.com/study/isl//reports/01062012_7thAnnualReport.pdf

American Diabetes Association. Dati e Statistiche su Diabete .

JDRF. Un nuovo percorso alle cellule beta .



Una membrana migliorerà l’aderenza del trapianto di isole pancreatiche nel diabete tipo 1?

I ricercatori dell’Università di Twente in Olanda hanno sviluppato una membrana con cui possono essere incapsulate singole isole di Langerhans – gruppi di cellule che producono insulina. L’idea dietro il sistema è che queste isolette potrebbero essere eventualmente trapiantate in sicurezza per curare i pazienti con diabete di tipo 1. I risultati della ricerca sono stati pubblicati nella rivista scientifica Scientific Reports.

Solo nei Paesi Bassi circa 150.000 persone soffrono di diabete di tipo 1. Una malattia autoimmune, in cui le isole di Langerhans – gruppi di cellule pancreatiche – funzionano male e la produzione di insulina è limitata. Pertanto il corpo del paziente non può più regolare i propri livelli di zucchero nel sangue. i pazienti devono pertanto iniettarsi l’insulina più volte al giorno. Hanno anche un rischio elevato di disturbi del cuore, dell’occhio e del rene, danni ai nervi e ictus.

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Trapianto di isole
Il trapianto di isole nel fegato è una soluzione, ma una grande parte delle cellule non sopravvive al trapianto a causa della risposta immunitaria del corpo, nonché a motivo degli ambienti non naturali che inducono ad alto stress le cellule. I ricercatori dell’Università di Twente hanno quindi collaborato con ricercatori provenienti da diversi altri istituti scientifici nell’elaborare un metodo per incapsulare questi isolotti volti a un trapianto sicuro. La sfida è quella di sviluppare una membrana di incapsulamento semipermeabile che permetterebbe di passare l’ossigeno, le sostanze nutritive e l’insulina, ma che contemporaneamente proteggerebbe i cluster di cellule contro il proprio sistema immunitario, impedendo così reazioni di reiezione.
I risultati mostrano che il dispositivo effettivamente impedisce l’ aggregazione delle isole e conserva la morfologia nativa dell’isola. Gli isolotti incapsulati mantengono la loro capacità di risposta al glucosio e funzionano dopo sette giorni di coltura dimostrando il potenziale di questo dispositivo per il trapianto di isole. Il prossimo passo in questa ricerca è quello di eseguire studi sugli animali: cosa che è attualmente in corso.
Lo xenotrapianto
Il ricercatore UT, Prof. Dimitrios Stamatialis, lo considera come un passo importante nella ricerca, ma avverte che molti anni prima che tale dispositivo possa essere impiantato nei pazienti diabetici umani . “Dobbiamo testare la biocompatibilità del dispositivo in vivo e sviluppare buone strategie del dispositivo” su scala “. La creazione delle isole potrebbe essere resa possibile grazie all’utilizzo di cellule staminali, ma l’approccio a membrana potrebbe anche consentire l’opzione dello xenotrapianto (facendo uso di isolotti prelevati da altre specie, tipo i maiali).
Studio
Lo studio è stato condotto dai ricercatori dell’Istituto di Ricerca MIRA dell’Università di Twente, del Centro Medico Universitario di Radboud, del Centro Medico Universitario di Leiden, dell’Istituto Hubrecht e dell’Università di Maastricht.

Nuovo trattamento all’orizzonte per i malati di diabete di tipo 1

I pazienti affetti da diabete di tipo 1 potranno presto avere accesso ad approcci migliorati per curare la malattia, grazie alle nuove ricerche dall’Istituto Westmead di Sydney.

Il team di ricercatori, guidato dal professor Jenny Gunton, ha scoperto che i trapianti di isole pancreatiche consegnati nel muscolo del quadricipite sono stati eseguiti con successo come l’attuale pratica clinica di ispirazione impiantabile nel fegato del paziente attraverso la vena porta.
La ricercatrice principale, Rebecca Stokes, ha dichiarato che i trapianti nel fegato possono presentare alcuni rischi per il paziente, per cui la loro ricerca ha indagato le opzioni di trattamento più sicure e vantaggiose per i destinatari del trapianto .
“Le isole sono cellule del pancreas che producono l’insulina”, ha spiegato la signora Stokes.
“Il trapianto di ispirazione del pancreas è usato come una cura per il diabete di tipo 1 in quanto consente al destinatario di produrre e regolare l’insulina dopo che le proprie cellule delle isole sono state distrutte dalla malattia.
“Attualmente le isole vengono trapiantate mediante infusione nel fegato del paziente attraverso la vena portale. Questo sito è utilizzato per i trapianti di isole per via della sua esposizione a entrambi i nutrienti e l’insulina nel corpo.
“Tuttavia, l’infusione dell’isola nel fegato presenta anche alcuni rischi per il paziente, comprese potenziali complicazioni da sanguinamento, coaguli di sangue e ipertensione portale.

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“Questo suggerisce che ci potrebbero essere migliori opzioni di trattamento per i pazienti che ricevono trapianti di isole.
“Abbiamo studiato siti di trapianto alternativi per le isole umane e in topi riceventi, confrontando la vena porta con i muscoli del quadricipite e le capsule del fegato e del rene, del fegato e della milza.
“I colleghi nel gruppo del professor Wayne Hawthorne hanno anche testato siti simili per i trapianti di suini di maiale nella loro documento di accompagnamento.
“La ricerca del professor Hawthorne che esamina il xenotrapianto – il processo di trapianto di cellule porcine nell’uomo – ha grandi promesse per il trattamento del diabete di tipo 1, e nel futuro come soluzione per superare la carenza di organi donatori disponibili per la produzione di isole umane da trapiantare.
“Entrambi gli studi hanno dimostrato che il trapianto di isole nel sito muscolare funziona più efficacemente del trapianto nella vena del porta.
“I muscoli scheletrici hanno anche altri vantaggi rispetto alla vena del porta in quanto offre un accesso più facile e un maggiore potenziale per le biopsie. Una procedura meno invasiva sarebbe anche più attraente per i pazienti”, ha dichiarato la sig.ra Stokes.
Il professor Gunton ha detto che questi risultati sono incoraggianti e garantiscono ulteriori indagini.
“Questo studio è unico perché i confronti di diversi siti di innesto per isole umane non condotte in precedenza.
“Abbiamo identificato un approccio potenzialmente nuovo per il trattamento del diabete di tipo 1 e ora speriamo di far progredire questi risultati in studi clinici per gli esseri umani”, ha concluso il professor Gunton.
Il testo completo della ricerca è stato pubblicato nel giornale Diabetologia : https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs00125-017-4362-8
Questa ricerca è stata pubblicata come una carta di accompagnamento che ha esaminato i risultati delle cellule delle isole porcine collocate nel rene, nel fegato e nella milza.
La carta di accompagnamento è un passo promettente verso il futuro xenotrapianto umano per alleviare le carenze di donatori delle cellule isolane del pancreas per fornire una fonte quasi illimitata di cellule: https://link.springer.com/article/10.1007/s00125-017-4363-7



Gli scienziati creano cellule produttrici di insulina che possono trattare il diabete nei trapianti di isole

trapiantoisoleUna nuova tecnica per produrre cellule con funzioni di secrezione insulinica è stata sviluppata, secondo la ricerca presentata oggi alla 54° meeting annuale della Società Europea di Endocrinologia Pediatrica. La tecnica potrebbe essere ulteriormente sviluppata da essere utilizzata nel trapianto per i pazienti con diabete di tipo 1.

E ‘ben noto che nel diabete di tipo 1, il sistema immunitario attacca per errore e distrugge le cellule beta del pancreas. Queste cellule sono responsabili nel produrre, immagazzinare e secernere insulina – l’ormone che regola i livelli di glucosio nel sangue. Attualmente una delle terapie più promettenti nella lotta contro il diabete è la sostituzione delle cellule beta. Nella terapia sostitutiva per il diabete di tipo 1, i ricercatori della Università Cattolica di Lovanio hanno già dimostrato che le cellule umane pancreatiche del condotto di derivazione (HDDCs) sono una fonte interessante di cellule. Le cellule si trovano nel pancreas adulto e sono cellule progenitrici – ovvero hanno la tendenza a differenziarsi in specifici tipi di cellule.

In questo studio, il gruppo ha riprogrammato le HDDCs a comportarsi come cellule beta e secernere insulina all’interno del pancreas, e rispondere al glucosio. I ricercatori hanno utilizzato l’RNA messaggero (mRNA) di un fattore di trascrizione – una proteina che controlla quali geni sono disattivati ??o nel genoma – chiamato CFP. L’mRNA è trasformato in proteine ??prima del legame al DNA cellulare al fine di orchestrare le variazioni di funzioni cellulari.

Questa tecnica ha permesso ai ricercatori di evitare qualsiasi modificazione genetica potenziale delle cellule bersaglio. “La novità del nostro lavoro risiede nell’uso di tessuto adulto che evita i rischi derivanti da cellule staminali, come il cancro, e di un protocollo che modifica le cellule con un’azione diretta sul DNA senza alcuna modifica strutturale,” ha detto il ricercatore Professor Philippe Lysy. “Il nostro sistema di riprogrammazione cellulare con fattori di trascrizione utilizzando mRNA apre porte per esperimenti in altri campi scientifici con l’obiettivo di produrre cellule con una nuova funzione nel contesto delle malattie con una perdita di funzione”.

Il gruppo ha già messo a punto un modello di topo che permette di trapiantare celle prodotte nei topi diabetici e il follow-up sulla loro malattia. Allo stesso tempo, il gruppo utilizza una ‘buona pratica di laboratorio (BPL)’ un impianto per la produzione di lotti di cellule che in futuro potrebbero essere trapiantate in pazienti umani con diabete. “Sono in corso studi in vivo, stiamo analizzando il potenziale delle nostre cellule riprogrammate per funzionare e secernere insulina in un corpo a seconda dei livelli di glucosio nel sangue”, il professor Lysy, ha detto. “I nostri obiettivi sono di valutare le condizioni che permettono di fondare una banca delle nostre cellule riprogrammate nelle procedure clinicamente compatibili”, ha detto.

Ue: progetto per trapianto isole pancreatiche biocompatibili

diabeteAiutare le persone colpite dal diabete mellito a ripristinare il controllo dei livelli di zucchero, senza piu’ la necessita’ di ricorrere a iniezioni quotidiane di insulina. E’ questo l’obiettivo di “Elastislet“, nuovo progetto di ricerca finanziato dal Programma Horizon 2020 della Commissione Europea. Il diabete e’ una malattia cronica che col trascorrere del tempo puo’ danneggiare irreversibilmente cuore, vasi sanguigni, reni, nervi e occhi.
Il numero di persone diabetiche in Europa e’ in aumento e si prevede che entro il 2030 saranno raggiunti i 38 milioni di casi, con un impatto crescente sui sistemi sanitari nazionali.
Elastislet punta a migliorare la qualita’ della vita dei diabetici sia di Tipo I che di Tipo II, sottraendoli all’assunzione costante di insulina e agli effetti collaterali tipici delle terapie correnti. Il team di ricercatori del progetto lavorera’ a nuove strategie di trapianto di isole pancreatiche sane, in grado si sopperire alla disfunzione delle cellule del pancreas danneggiate dal sistema immunitario.
Queste ultime, non riuscendo piu’ ad assicurare la produzione di insulina, determinano infatti un aumento dei livelli di glucosio nel sangue da cui discende una lunga serie di complicanze. Le attuali tecniche di trapianto di isole sane si sono dimostrate efficaci per ripristinare la produzione di insulina nel pancreas. Tuttavia, richiedono un ampio consumo di farmaci immunosoppressori e nel lungo periodo non possono essere considerate risolutive. Elastislet intende ovviare a questa criticita’ attraverso la tecnologia dell’incapsulazione, inserendo le cellule pancreatiche sane in capsule capaci di resistere all’attacco immunitario tipico dei trapianti. “La strategia di incapsulazione proposta presuppone la impiego di un materiale bio-ispirato avanzato, ideato per imitare l’elastina, una proteina elastica normalmente presente nel tessuto connettivo”, ha spiegato Jose’ Carlos Rodriguez-Cabello dell’Universita’ di Valladolid (Spagna), coordinatore del progetto. “E’ un approccio con un grado elevatissimo di innovazione rispetto allo stato dell’arte delle tecnologie, non solo impiegate finora ma anche solo investigate”, ha concluso.
I partner italiani del progetto sono l’Universita’ degli Studi di Perugia e Promoscience srl, specializzata nello sviluppo di strategie e strumenti per la valorizzazione e la diffusione dei risultati della ricerca scientifica.

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