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Sviluppo di nuove terapie cellulari per il Diabete di Tipo 1

La sede del DRI di Miami

Giacomo Lanzoni, Ph.D.1; Martina Rossi, Ph.D.1,2; Francesco Alviano, Ph.D.2; Laura Bonsi, Ph.D.2, Camillo Ricordi, M.D.1, Andrea Pession, M.D.2


1) Diabetes Research Institute – University of Miami, Miami, FL, U.S.A.
2) Università di Bologna, Bologna, Italy


Questo progetto di ricerca, di natura internazionale, ci ha permesso di realizzare nuove scoperte di grande utilità per lo sviluppo di terapie cellulari per il Diabete di Tipo 1. Le osservazioni fatte sinora indicano che è possibile ottenere organoidi di cellule beta-simili con funzionalità di rilascio di insulina a partire da cellule staminali/progenitrici umane derivate da pancreas e da albero biliare. Inoltre, le cellule stromali mesenchimali (MSC) umane studiate hanno mostrato una attività immunomodulatoria che potrebbe permettere l’inibizione dell’autoimmunità caratteristica del Diabete di Tipo 1. Questa ricerca è traslazionale, ovvero mirata a sviluppare una strategia terapeutica per il Diabete di Tipo 1.


Il supporto dell’Associazione per l’aiuto ai giovani Diabetici (AGD) di Bologna ha permesso di fare evolvere questo progetto in una direzione di impatto nell’ambito di ricerca in questo campo, e con un significativo potenziale per la traslazione in clinica. Siamo focalizzati nello sviluppare nuove strategie terapeutiche che possano avere risultati tangibili per i pazienti Diabete di Tipo 1.

Esprimiamo la nostra gratitudine a tutti i pazienti con Diabete di Tipo 1 ed alle loro famiglie che stanno supportando questi studi. Rimaniamo a disposizione per le vostre domande.

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Immunoterapia e diabete tipo 1

Creative Medical Technology Holdings riporta dati positivi sul prodotto per immunoterapia ImmCelz™

L’azienda ottiene la riprogrammazione selettiva dell’autoimmunità patologica

 Creative Medical Technology Holdings Inc. ha annunciato oggi i dati proof of concept che dimostrano la capacità del suo prodotto di immunoterapia di prossima generazione ImmCelz ™ di “riprogrammare” le cellule immunitarie dei pazienti utilizzando i protocollo di riprogrammazione “ex vivo cell-free” in attesa di brevetto. 

Lo studio è stato condotto presso il cGMP Advanced Cell and Biologic Products Manufacturing Facility del Diabetes Research Institute, Cell Transplant Center presso l’ Università di Miami , Miami FL ed è stato supportato da The Cure Alliance, un’organizzazione di ricerca senza scopo di lucro.

ImmCelz ™ , protetto da segreti commerciali e brevetti statunitensi pubblicati, utilizza cellule staminali adulte derivate da donatori qualificati, per conferire proprietà specifiche alle cellule immunitarie dei pazienti. Dopo che le cellule immunitarie del paziente sono state incubate con il nostro cocktail di riprogrammazione privo di cellule, le cellule immunitarie vengono estratte e reiniettate nel paziente. Queste “cellule riprogrammate” successivamente “educano” altre cellule del sistema immunitario a smettere di attaccare il corpo, preservando la capacità di attaccare i tumori e gli agenti patogeni estranei.

La capacità di utilizzare la riprogrammazione senza cellule è un passo da gigante per l’utilizzo di terapie immunitarie specifiche per il paziente. “I dati divulgati oggi suggeriscono la capacità di ImmCelz ™ di ottenere risultati superiori in un modo suscettibile di una traduzione clinica sicura, scalabile e rapida”, ha affermato il dott. Camillo Ricordi , membro del comitato consultivo scientifico dell’azienda e direttore del Diabetes Reseach Institute.

“L’immunoterapia rappresenta una rivoluzione nella medicina in cui le cellule del sistema immunitario vengono sviluppate come farmaci”, ha affermato Timothy Warbington , Presidente e CEO della Società. “Mentre la maggior parte degli sforzi si concentra sulla stimolazione dell’immunità, per il trattamento di cancro e virus, il nostro prodotto ImmCelz ™ rappresenta una nuova piattaforma mirata alla soppressione selettiva delle risposte immunitarie dannose”.

ImmCelz ™ si è dimostrato efficace in modelli animali di autoimmunità ed è attualmente oggetto di un IND pendente depositato dalla Società presso la FDA per il trattamento delle vittime di ictus.

Le risposte immunitarie dannose, altrimenti note come autoimmunità, sono un mercato multimiliardario che comprende condizioni come diabete di tipo 1, ictus, artrite reumatoide, malattie renali ed epatiche e potenzialmente molte altre indicazioni.

Informazioni su Creative Medical Technology Holdings

Creative Medical Technology Holdings, Inc. è una società di biotecnologia commerciale specializzata in immunoterapia, neurologia, urologia e ortopedia ed è attualmente quotata all’OTC con il simbolo CELZ. Per ulteriori informazioni sull’azienda, visitare il sito www.creativemedicaltechnology.com 

www.CaverStem.com

www.FemCelz.com

www.StemSpine.com

www.immcelz.com

FONTE Creative Medical Technology Holdings, Inc.

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Un panorama in evoluzione per il diabete di tipo 1

Il diabete di tipo 1 è una condizione di salute grave e permanente, che attualmente colpisce più di 300.000 persone nel Regno Unito. Succede quando il sistema immunitario attacca e distrugge erroneamente le cellule del pancreas che producono insulina . Questo significa che le persone con diabete di tipo 1 non possono produrre l’insulina di cui hanno bisogno per sopravvivere, quindi è necessario sostituirla attraverso iniezioni o una pompa per impedire che i livelli di glucosio nel sangue diventino fatalmente alti.

Il diabete di tipo 1 richiede un’attenta autogestione 24 ore su 24. È fondamentale che le persone siano supportate per gestire la condizione, perché, senza un’attenta gestione, il diabete di tipo 1 può portare a gravi complicazioni. A breve termine, ciò include la chetoacidosi diabetica (DKA) – una condizione pericolosa per la vita che richiede cure ospedaliere urgenti – così come gli ipo (bassi livelli di glucosio nel sangue) che devono essere trattati immediatamente consumando carboidrati ad azione rapida. Le complicanze a lungo termine del diabete possono essere devastanti e possono includere malattie cardiovascolari, problemi renali e problemi alla vista. Tuttavia, con il giusto trattamento, conoscenza e supporto, le persone che convivono con il diabete di tipo 1 possono condurre una vita lunga e sana.

Il diabete di tipo 1 può essere diagnosticato sia negli adulti che nei bambini e i quattro sintomi più comuni sono le 4T : andare in bagno più del solito, essere più stanchi e/o assetati del solito e perdita di peso inspiegabile (più magro). Il diabete di tipo 1 spesso non viene diagnosticato fino a quando questi sintomi non diventano gravi, richiedendo cure ospedaliere.

Sfide nella gestione del tipo 1

Una diagnosi di diabete di tipo 1 può essere molto schiacciante e imparare a convivere con la condizione può essere estenuante. Negli ultimi 100 anni, le persone che convivono con il diabete di tipo 1 hanno usato l’insulina per curare la condizione. Le persone con diabete di tipo 1 devono monitorare regolarmente i livelli di glucosio nel sangue e calcolare la quantità esatta di insulina che devono assumere, più volte al giorno, a seconda di ciò che mangiano, cosa stanno facendo e come si sentono.

Mantenere questo atto di equilibrio è implacabile e solo il 30% circa delle persone con diabete di tipo 1 ottiene il tipo di controllo della glicemia ideale che ridurrà il rischio di complicanze del diabete a lungo termine. (1)

Futuro del trattamento del diabete di tipo 1

Poiché una combinazione di insulina, monitoraggio della glicemia e conteggio dei carboidrati è il modo più comune per gestire il diabete di tipo 1, c’è un urgente bisogno di nuovi trattamenti che consentano alle persone di interrompere il monitoraggio continuo richiesto dalla condizione.

Non esiste una cura conosciuta per il diabete di tipo 1 in questo momento e non sappiamo ancora completamente cosa causa l’attacco immunitario alle cellule produttrici di insulina nel pancreas che è dietro la condizione. I ricercatori stanno lavorando per capirlo meglio e sviluppare nuovi trattamenti per colpire il sistema immunitario e affrontare la causa principale del tipo 1.

Uno dei progressi più promettenti degli ultimi anni sono le immunoterapie. Immunoterapia potrebbe in futuro aiutare a prevenire, fermare e curare il diabete di tipo 1 riprogrammando il sistema immunitario in modo che non attacchi più le cellule che producono insulina nel pancreas. Uno studio di riferimento ha dimostrato che un’immunoterapia chiamata teplizumab potrebbe ritardare la diagnosi di diabete di tipo 1 in media di tre anni nelle persone che non hanno ancora la condizione ma che sono ad alto rischio di svilupparla in futuro. Il teplizumab è stato recentemente valutato dalla Food and Drug Administration (FDA) statunitense che ha deciso che erano necessari più dati su come il corpo elabora il farmaco prima che potesse essere approvato per il trattamento di persone ad alto rischio di sviluppare il diabete di tipo 1. Provention Bio, la società che produce teplizumab, prevede di disporre di queste prove entro la fine dell’anno.

Dopo la revisione iniziale della FDA, teplizumab è stato ora presentato all’Agenzia di regolamentazione dei medicinali e dei prodotti sanitari (MHRA) del Regno Unito, che ha assegnato al farmaco un “Passaporto per l’innovazione” nell’ambito dell'”Innovative Licensing and Access Pathway”. Questo percorso è progettato per accelerare l’accesso a nuovi farmaci promettenti nel Regno Unito, aprendo la strada a teplizumab per raggiungere le persone a rischio di diabete di tipo 1 anche nel Regno Unito.

Se approvato, teplizumab potrebbe essere la prima immunoterapia al mondo autorizzata per il trattamento del diabete di tipo 1, aprendo la porta a maggiori investimenti nella ricerca sull’immunoterapia e cambiando il modo in cui pensiamo al trattamento della condizione.

Ogni giorno la ricerca ci avvicina alla capacità di affrontare la causa principale del diabete di tipo 1, ma per le persone che vivono con il diabete di tipo 1, ogni ora che passa porta con sé più decisioni, più atti di equilibrio e più frustrazione. Per le persone con o a rischio di diabete di tipo 1, le immunoterapie hanno il potenziale per cambiare la vita, offrendo una migliore possibilità di un futuro più sano.

(1) NHS Digital, 2019. National Diabetes Audit Report 1: Processi di cura e obiettivi di trattamento 2018-19.

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Utilizzo di organi su chip come modelli di efficacia dei farmaci

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Photo by Jonas Svidras on Pexels.com

Gli organi su chip potrebbero essere utilizzati per valutare l’efficacia dei farmaci e supportare la medicina personalizzata, scrivono Adrian Roth e colleghi in una analisi di prospettiva. “Il vantaggio chiave offerto da [questi sistemi] è la creazione di modelli simili a organi umani più rilevanti dal punto di vista fisiologico che possono potenzialmente fornire dati sull’azione dei farmaci che si tradurranno meglio nell’uomo rispetto a quelli provenienti da   modelli animali in vivo o sistemi cellulari convenzionali“, scrivono i ricercatori. autori. Lo sviluppo preclinico tradizionale di farmaci si basa generalmente su modelli animali e  in vitro coltura cellulare umana. Tuttavia, questi approcci possono prevedere male la sicurezza e l’efficacia dei farmaci negli esseri umani e contribuire a studi clinici falliti. I sistemi microfisiologici (MPS) combinano l’ingegneria dei microsistemi con la biologia cellulare per creare modelli di coltura cellulare che ricapitolino la fisiologia e la biologia umane e consentano sistemi di modelli multicellulari umani; questi sistemi replicano meglio le funzioni complesse dei tessuti e degli organi rispetto alle colture cellulari convenzionali. Mentre le tecnologie MPS sono diventate rapidamente potenti  in vitro strumenti, il loro valore per lo sviluppo di farmaci sta diventando chiaro solo ora, scrivono Roth e colleghi. “Le tecnologie [del sistema microfisiologico (MPS)] possono fornire un modo per comprendere e affrontare meglio i principali fallimenti dei programmi clinici: mancanza di efficacia o effetti collaterali inaccettabili che non sono previsti negli animali o sistemi cellulari più semplici durante le prime fasi precliniche”, scrivono . Sebbene le tecnologie MPS siano già utilizzate in alcuni studi preclinici sulla sicurezza dei farmaci, Roth  et al. sostengono che potrebbero essere utilizzati anche per valutare l’efficacia e i potenziali effetti indesiderati di un farmaco prima che i pazienti vi siano esposti. Inoltre, questi sistemi potrebbero essere particolarmente adatti allo sviluppo di approcci di medicina personalizzata seminando organi su chip con le cellule di un paziente, consentendo di identificare i trattamenti più efficaci. Infine, le tecnologie MPS potrebbero consentire lo sviluppo e la valutazione rapidi di nuove terapie, compresi i vaccini, per esigenze mediche emergenti.

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Diabete e trattamento con cellule staminali: i progressi sono costanti

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Photo by Artem Podrez on Pexels.com

Secondo l’International Diabetes Federation, entro il 2035 quasi 600 milioni di persone in tutto il mondo vivranno con il diabete. Per molte persone, una dieta controllata e buone abitudini di vita possono aiutare nel controllo del diabete, ma molti pazienti iniziano la pratica dell’uso di insulina esterna, dopo essere stati suggeriti dai medici. È stato segnalato che i farmaci causano più complicazioni nei pazienti diabetici a lungo termine e quindi le terapie alternative come la terapia con cellule staminali stanno guadagnando maggiore attenzione nel 2021.

Che cos’è il diabete?

Il diabete è una condizione in cui il corpo non è in grado di regolare adeguatamente i livelli di glucosio nel sangue a causa della discrepanza nella produzione di insulina. L’insulina è espressa dal pancreas e quando raggiunge il sangue, l’insulina si lega al glucosio in modo che le cellule possano assorbirlo per produrre energia. Se la produzione di insulina è ostacolata, i livelli di glucosio nel sangue aumentano nel corpo poiché le cellule non possono utilizzarlo. In caso di diabete, la glicemia è elevata perché il pancreas non può produrre abbastanza insulina (diabete di tipo 1) o perché le cellule del corpo non rispondono all’insulina (diabete di tipo 2). Per maggiori informazioni sulla dieta e sullo stile di vita legati al diabete, clicca qui

Quali sono i trattamenti comuni del diabete?

I progressi medici nel campo del diabete attraverso miglioramenti nella somministrazione di insulina e farmaci per il monitoraggio del glucosio sono diventati il ​​modulo convenzionale. Dal 1999, i medici hanno spinto la nozione di trapianti di cellule pancreatiche per sostituire le cellule pancreatiche non funzionali con cellule pancreatiche sane che producono insulina. Ma queste procedure di trattamento non mostrano benefici a lungo termine. Anche nel caso delle procedure di trapianto, i medici hanno iniziato ad affrontare la limitazione della fornitura di tessuto e dei costi.

In che modo la ricerca sulle cellule staminali può aiutare il diabete?

Per esplorare i meccanismi del diabete e come le nostre cellule elaborano il glucosio, le cellule staminali sono molto utili. Domande come “Perché il sistema immunitario attacca le cellule beta pancreatiche nel diabete di tipo 1?” e “che cosa causa l’insulino-resistenza di tipo 2?” sono ricercati dai ricercatori con l’aiuto della ricerca sulle cellule staminali.

Di recente, sono stati compiuti molti progressi nella comprensione del diabete mediante la crescita di cellule beta da cellule staminali embrionali (ESC) e cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC) ( Rif .). Le cellule beta derivate da iPSC potrebbero anche essere utilizzate per la terapia sostitutiva e aiutare a lungo termine nelle procedure di trapianto. Poiché le cellule staminali pluripotenti indotte possono essere ottenute dalle cellule del paziente, riduce il rischio di rigetto del trapianto.

Potenziale della terapia con cellule staminali nel diabete

In studi recenti come https://www.worldstemcellsummit.com/2021/04/08/clinical-trial-for-novel-investigational-treatment-of-type-1-diabetes-open-for-enrollment-in-miami/ , la terapia cellulare sta diventando popolare in termini di trattamento del diabete ripristinando il normale controllo del glucosio. Lo sviluppo di un’efficace terapia a base di cellule staminali contro il diabete presenta due sfide principali: (a) trovare un apporto adeguato di cellule che producono insulina e (b) proteggere le cellule utilizzato per la terapia dall’attacco del sistema immunitario.

Gli scienziati stanno cercando di risolvere il primo limite generando cellule che percepiscono il glucosio e producono insulina da ESC e iPSC. Inoltre, la stimolazione delle cellule beta a proliferare ulteriormente può anche aiutare a una maggiore produzione di insulina. Per quanto riguarda la seconda sfida di proteggere le cellule beta generate dall’attacco immunitario, un approccio è modificare geneticamente le cellule per eludere l’attacco immunitario o incapsularle per protezione. Queste cellule incapsulate possono produrre insulina per passare attraverso l’incapsulamento semipermeabile mantenendo le cellule al sicuro dagli attacchi immunitari.

Nel 2021, la tecnologia delle cellule staminali è molto avanzata nella riprogrammazione delle cellule staminali nelle linee cellulari desiderate, sebbene siano necessarie molte ricerche per rendere la differenziazione più diretta e terapeuticamente sicura. La terapia con cellule staminali promette una potenziale cura contro il diabete invertendo le condizioni dell’insulina e potrebbe essere considerata la migliore soluzione personalizzata in futuro.

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Ripristino della normale massa e funzione delle isole nel diabete di tipo 1 attraverso la medicina rigenerativa e l’ingegneria dei tessuti

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Il diabete di tipo 1 è caratterizzato dalla distruzione autoimmune della massa di cellule beta pancreatiche. Con l’avvento della terapia insulinica un secolo fa, il diabete di tipo 1 è passato da una malattia progressiva e fatale a una che richiede un’autogestione complessa per tutta la vita. 

La sostituzione della massa di cellule beta perse attraverso il trapianto si è dimostrata efficace, ma l’offerta limitata di donatori e la necessità di immunosoppressione permanente limitano l’uso diffuso. 

Un gruppo di ricercatori de principali istituti di ricerca nel campo del diabete tipo 1 a livello USA e mondiale, ha pubblicato su Lancet Diabetes and Endocrinology lo scorso 1 settembre 2021 una ricognizione dei principali aspetti e campi diretti a sviluppare una o più cure per il diabete tipo 1, mettendo in evidenza i progressi incrementali negli ultimi 20 anni e le sfide rimanenti negli approcci di medicina rigenerativa per ripristinare la massa e la funzione delle cellule beta nel diabete di tipo 1. 

Lo hanno riassumendo il ruolo delle isole endocrine nell’omeostasi del glucosioe come questo è alterato nella malattia. Quindi affrontando la potenziale capacità rigenerativa delle cellule delle isole rimanenti e l’utilità delle cellule -simili derivate dalle cellule staminali per ripristinare la funzione delle cellule beta. Gli scienziati concludono la ricognizione con approcci di ingegneria tissutale che potrebbero migliorare l’ attecchimento , la funzione e la sopravvivenza delle terapie di sostituzione delle cellule beta.

I ricercatori autori dell’elaborato sono:

Nicole AJ Krentz PhD aProf Lonnie D Shea PhD bProf Mark O Huising PhD dProf James AM Shaw PhD funDivisione di Endocrinologia, Dipartimento di Pediatria, Stanford University School of Medicine, Stanford, CA, USABDipartimenti di ingegneria biomedica, ingegneria chimica e chirurgia, College of Engineering and School of Medicine, Università del Michigan, Ann Arbor, MI, USACDipartimento di Neurobiologia, Fisiologia e Comportamento, College of Biological Sciences, University of California, Davis, Davis, CA, USADDipartimento di Fisiologia e Biologia delle Membrane, Scuola di Medicina, Università della California, Davis, Davis, CA, USAeIstituto di ricerca clinica e traslazionale, Università di Newcastle, Newcastle upon Tyne, Regno UnitoFInstitute of Transplantation, Freeman Hospital, Newcastle upon Tyne Hospitals NHS Foundation Trust, Newcastle upon Tyne, Regno Unito

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Gli scienziati stanno creando vaccini per il diabete di tipo 1

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Photo by Chokniti Khongchum on Pexels.com

Secondo i Centers for Disease Control and Prevention , circa 1,6 milioni di americani hanno il diabete di tipo 1. Ogni anno, questi numeri peggiorano. A livello globale, il numero di individui che vivono con il diabete di tipo 1 sembra aumentare di  circa il 3-4%  all’anno .

Dal momento che si riscontra principalmente nei bambini, negli adolescenti e nei giovani adulti, la malattia era precedentemente nota come diabete giovanile. Tuttavia, anche gli adulti di mezza età e gli anziani possono essere diagnosticati.

Sfortunatamente, non c’è cura. Le principali opzioni di trattamento includono una dieta a basso contenuto di carboidrati e zuccheri accompagnata da iniezioni giornaliere di insulina. Sebbene le pompe per insulina abbiano iniziato a sostituire le iniezioni di insulina, molti pazienti diabetici non hanno accesso a questa tecnologia medica più avanzata e hanno bisogno di fare iniezioni di insulina ogni giorno per il resto della loro vita. Ci sono sicuramente altre opzioni, ma comportano seri rischi e conseguenze per tutta la vita. I trapianti di pancreas, ad esempio, sono limitati solo ai casi più ingestibili a causa dei rischi per la salute e i pazienti che li ottengono sono generalmente tenuti ad assumere farmaci anti-rigetto per il resto della loro vita . 

Mentre il diabete di tipo 2 può essere prevenuto mantenendo uno stile di vita sano e un peso sano, non c’è niente che tu possa fare per evitare il diabete di tipo 1. Questo è il motivo per cui scienziati di tutto il mondo stanno lavorando su diversi tipi di vaccini, che potrebbero invertire la condizione e finalmente offrire una cura praticabile. 

Che cos’è il diabete?

Il diabete è una malattia metabolica che causa alti livelli di zucchero nel sangue perché il corpo sviluppa resistenza all’insulina (una condizione in cui le cellule non rispondono all’insulina) o perché il pancreas non produce abbastanza insulina per assorbire il glucosio. Il diabete di tipo 1, tuttavia, è una malattia autoimmune in cui il sistema immunitario attacca e distrugge le cellule produttrici di insulina nel pancreas, causando l’accumulo di zucchero nel flusso sanguigno.

Nei pazienti con diagnosi di questa condizione, le cellule che sintetizzano l’insulina nel pancreas vengono attaccate dalle cellule del sistema immunitario. Ciò causa una bassa secrezione di insulina e si traduce in un’incapacità di elaborare il glucosio, che poi si accumula nel flusso sanguigno. Non è noto cosa scateni in primo luogo la risposta autoimmune, ma potrebbe coinvolgere fattori genetici o esposizione a virus e altre condizioni ambientali.

Questo alla fine lascia il posto a una vasta gamma di complicazioni a breve e lungo termine, molte delle quali pericolose per la vita. Questi includono cecità, problemi cardiovascolari, danni ai nervi che portano all’amputazione, insufficienza renale e inevitabilmente la morte. In effetti, sia il diabete di tipo 1 che di tipo 2 sono in realtà alcune delle principali cause di amputazione degli arti inferiori e cecità degli adulti. 

Animazione T1D
Fonte: animazioni scientifiche/Wikimedia Commons

Strategie vaccinali per il diabete di tipo 1 

  • Vaccini antigene-specifici

Come accennato, il diabete di tipo 1 si verifica quando alcuni globuli bianchi non riconoscono le cellule beta che producono insulina come una parte normale del pancreas.

Questi globuli bianchi, chiamati cellule T, scambiano le cellule per intrusi che stanno invadendo il pancreas e li attaccano, portando a una diminuzione della produzione di insulina. 

I vaccini convenzionali potenziano le risposte immunitarie contro gli antigeni estranei esponendo loro il sistema immunitario in modo controllato. Al contrario, nella vaccinazione contro il diabete di tipo 1, l’obiettivo è inibire la risposta immunitaria errata contro le cellule beta. Questa è chiamata vaccinazione inversa. 

Vaccino
Fonte:  Vinzenz Lorenz M/Pixabay

Poiché la riduzione del numero o della funzione delle cellule T influenzerebbe l’intero sistema immunitario, gli scienziati hanno studiato vaccini antigene-specifici. Questi funzionerebbero solo sugli autoantigeni del diabete per stimolare la tolleranza immunitaria.

Questi vaccini sono basati su sostanze pancreatiche specifiche. I vaccini a base di insulina hanno fallito negli esseri umani, ma gli scienziati hanno scoperto che alcuni composti, chiamati peptidi, che aiutano il corpo a combattere i batteri e a promuovere la guarigione delle ferite, possono  indurre risposte antinfiammatorie. Questo è importante perché il diabete di tipo 1 inizia con l’insulite, un’infiammazione delle isole pancreatiche di Langerhans, causata dai globuli bianchi che attaccano le cellule beta produttrici di insulina delle isole. 

Il peptide più promettente è DiaPep277 , un peptide stabile di 24 aminoacidi che attiva i globuli bianchi antinfiammatori e regolatori. Questo peptide può diminuire la risposta immunitaria che porta alla distruzione delle cellule beta e regolare tale risposta immunitaria per preservare le cellule beta. Questo vaccino è in sperimentazione di fase III. 

  • Vaccini con leganti peptidici alterati

I vaccini APL sono basati su frammenti peptidici modificati con sostituzioni di amminoacidi che si legano alle molecole MHC.

MHC è l’abbreviazione di Major Histocompatibility Complex. È un gruppo di geni che attiva la rilevazione di agenti patogeni e la risposta del sistema immunitario contro di essi. I vaccini APL manipolano questo processo per indurre risposte specifiche dei globuli bianchi per impedire loro di attaccare le cellule beta pancreatiche. 

I peptidi a base di insulina sono candidati ad agire come ligandi peptidici alterati in questo tipo di vaccino in quanto possono ritardare il diabete di tipo 1, la ricerca ha dimostrato. 

  • Vaccini antidiabetici stimolati adiuvanti

Per superare i limiti dei vaccini a singolo peptide, gli scienziati hanno deciso di aggiungere ingredienti per renderli più forti.  

Vaccino
Fonte: Willfried Wende/Pixabay

È il caso dell’immunoterapia antigene-specifica Dyamid, creata dalla società biotecnologica svedese Diamyd Medical . Si basa sulla proteina GAD65 , un antigene endogeno coinvolto nella patologia deldiabete autoimmune.

Negli studi clinici, questo trattamento ha dimostrato una risposta immunitaria potenziata e più selettiva che ha contribuito a proteggere le cellule beta e la produzione di insulina. 

Dyamid è attualmente in studi clinici di fase III su larga scala. 

I ricercatori del Massachusetts General Hospital hanno scoperto che il vaccino Bacillus Calmette-Guérin (BCG), creato nel 1921 per prevenire la tubercolosi, è anche in grado di normalizzare i livelli di zucchero nel sangue attraverso il gene regolatorio delle cellule T Foxp3, che di solito è alterato nel diabete di tipo 1.

Ripristinando la normale espressione genica nelle cellule immunitarie chiave, il vaccino può ridurre la distruzione delle cellule beta e persino aumentare il consumo di zucchero nel sangue per raggiungere livelli di glucosio più equilibrati. 

Attualmente, il Massachusetts General Hospital vuole avviare una sperimentazione pediatrica, ma è in attesa dell’approvazione della FDA.  

Come puoi vedere, ci sono diverse opzioni in diverse fasi di sviluppo che possono finire per essere trattamenti efficaci contro il diabete di tipo 1. Dovremo aspettare per vedere se riusciranno a prevenire la malattia o addirittura a curarla. Ad ogni modo, è un’ottima notizia per i diabetici di tipo 1 o per le persone a rischio di contrarre la malattia. 

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Cosa ci riserba il prossimo futuro? Dispositivi medici indossabili elettroluminescenti “super flessibili”

Con l’elettronica indossabile di gran moda, i ricercatori sudcoreani hanno sviluppato un materiale super elastico e resistente, a differenza dei suoi predecessori

Sviluppo di dispositivi elettroluminescenti “super flessibili”
CREDITO: Università Nazionale Pusan

Il futuro sarà colorato da sorgenti luminose ‘curva a volontà’. Uno studio di ricerca di successo condotto da un gruppo di scienziati dei materiali sudcoreani ha dimostrato che questo futuro non è lontano. Come mostrato in un recente studio pubblicato su Advanced Materials , questo gruppo dell’Università di Pusan ​​ha sviluppato un materiale super estensibile, deformabile e durevole attraverso l’applicazione di conduttori ionogel rinforzati meccanicamente. Il documento di ricerca, che è stato reso disponibile on-line il 13 ° maggio 2021, ed è stato pubblicato nel volume 33 e Numero 25 della rivista, il 24 ° giugno 2021, elaborati come questo materiale può essere applicato in una corrente alternata ‘super-flessibile’ dispositivo elettroluminescente.

Parlando dello sviluppo del nuovo materiale, il professor Jinhwan Yoon (ID ORCID: 0000-0003-1638-2704), che è anche uno degli autori corrispondenti dello studio, osserva: “Abbiamo sviluppato ionogel elastici e durevoli con un doppio -struttura di rete (DN), che si ottiene combinando una rete di polimero morbido estensibile con una rete di polimero duro resistente alle sollecitazioni. Il professor Yoon e il suo team sottolineano che il materiale sviluppato mostra un’elevata robustezza meccanica e una buona conduttività elettrica contro l’estremo allungamento per gli ionogel sviluppati.

Inoltre, i ricercatori hanno fatto un ulteriore passo avanti e hanno dimostrato con successo il funzionamento di dispositivi elettroluminescenti “super flessibili” fabbricati con ionogel sviluppato. In particolare, il dispositivo ha funzionato anche con un allungamento meccanico estremamente grande fino al 1200% e varie deformazioni come flessione, rotolamento e torsione. Inoltre, i dispositivi sviluppati mostrano anche una luminescenza stabile oltre 1000 cicli di allungamento/rilascio o a temperature rigide come 200°C, a differenza di qualsiasi dei suoi predecessori.

Con un tale avanzamento rivoluzionario nel materiale elettroluminescente “super flessibile”, il professor Yoon è fiducioso sulle potenziali applicazioni, affermando “Crediamo che il futuro dell’elettronica attuale sarebbe deformabile ed estensibile oltre semplicemente flessibile e pieghevole per l’applicazione indossabile. Con la piattaforma di elettrodi morbidi che abbiamo sviluppato, ci si aspetta che possa essere potenziato un maggiore sviluppo sull’elettronica indossabile, quindi le persone possono indossare molti dispositivi senza precedenti che consentono loro di monitorare il loro movimento e le condizioni di salute, visualizzare le informazioni ecc. ” In effetti, lo studio ha prodotto un “super-materiale” futuristico!

***

Riferimento

Autori: Hiep Dinh Xuan 1 , Bernard Timothy 1 , Ho-Yeol Park 1 , Tuyet Nhi Lam 1 , Dowan Kim 1 , Yeonjeong Go 1 , Jongyoun Kim 2 , Youngu Lee 2 , Sung Il Ahn 1 , Sung-Ho Jin 1 , * e Jinhwan Yoon 1,

Titolo del documento originale: Super Stretchable and Durable Electroluminescent Devices Based on Double-Network Ionogels

Diario: Advanced Materials

DOI: https://doi.org/10.1002/adma.202008849

Affiliazioni:

1 Dipartimento di materie chimiche, Istituto per l’informazione plastica e i materiali energetici, Centro di ricerca sull’utilizzo sostenibile dell’energia fotovoltaica, Università nazionale di Pusan, Repubblica di Corea

2 Dipartimento di Scienze e Ingegneria Energetica, DGIST, Repubblica di Corea

Sito web del laboratorio: https://www.yoongroup.net

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La prossima generazione di dispositivi impiantabili per la somministrazione di farmaci va a distanza a bordo della ISS

CREDITO: immagine per gentile concessione di SpaceX

KENNEDY SPACE CENTER (FL), 26 agosto 2021  – Da Novartis a Lamborghini, Alessandro Grattoni e lo  Houston Methodist Research Institute  hanno stretto una partnership con grandi nomi per sfruttare il Laboratorio Nazionale degli Stati Uniti della Stazione Spaziale Internazionale (ISS) per la ricerca spaziale e lo sviluppo tecnologico con importanti benefici sulla Terra.

Grattoni, professore e presidente del Dipartimento di Nanomedicina presso lo Houston Methodist Research Institute, attualmente guida un team che sviluppa la prossima generazione di sistemi di somministrazione di farmaci impiantabili per la prevenzione e il trattamento delle malattie croniche. La loro ultima indagine è stata lanciata sulla ISS durante  la 23 °  missione CRS (  Commercial Resupply Services ) di SpaceX . Questa volta testeranno un dispositivo avanzato di somministrazione di farmaci impiantabile che può essere azionato a distanza, che consente la distribuzione controllata di un farmaco all’interno del corpo su richiesta.

Per convalidare la nuova tecnologia, il team si avvarrà di una nuova piattaforma di ricerca autonoma denominata  Faraday Research Facility,  sviluppata da  ProXopS, LLC , un fornitore di servizi commerciali del National Lab dell’ISS. Se la dimostrazione tecnologica avrà successo, il dispositivo telecomandato potrebbe aprire nuove porte alla telemedicina e ai trattamenti terapeutici personalizzati sulla Terra e fornire nuove capacità per la ricerca medica nello spazio.

La tecnologia di Grattoni si è evoluta nel corso di diversi anni e molteplici voli spaziali. Un esperimento iniziale di microgravità nel 2016 che ha modellato la diffusione dei fluidi attraverso i nanocanali si è sviluppato in un prototipo di impianto di somministrazione di farmaci a funzionamento passivo. Il gigante farmaceutico Novartis ha successivamente collaborato con il team di Grattoni  per testare questo sistema in un modello murino a bordo della ISS. Sulla base del successo del team, un  terzo esperimento di volo spaziale nel 2019 in collaborazione con il produttore di supercar Automobili Lamborghini ha testato compositi in fibra di carbonio per applicazioni aerospaziali . Questi risultati potrebbero anche aiutare un giorno a identificare nuovi materiali avanzati per dispositivi biomedici.

I sistemi di somministrazione di farmaci impiantabili sono progettati per erogare automaticamente dosi precise di farmaci in punti di somministrazione mirati nel corpo di un paziente. Mentre le versioni precedenti del sistema di Grattoni funzionavano passivamente – il dispositivo iniziale utilizzava membrane a nanocanali appositamente calibrate per modulare la velocità di diffusione – l’ultima versione dispone di un telecomando che può essere azionato tramite un’applicazione installata su uno smartphone o un laptop. Questo progresso offre la possibilità di arrestare e avviare a distanza il flusso del farmaco e controllare il dosaggio preciso a comando.

“Avere un impianto che consente di modulare il rilascio di farmaci e modificare i profili di rilascio dei farmaci nel tempo apre davvero uno spettro di opportunità che va dagli sviluppi clinici a risorse potenzialmente ampliate per la ricerca e la scienza fondamentale”, ha affermato Grattoni.

Tra gli usi promettenti del nuovo dispositivo c’è quello di semplificare la ricerca sui roditori a bordo della ISS. Il sistema potrebbe consentire regimi farmacologici più complessi che non sarebbero fattibili anche con un’ampia interazione dell’equipaggio, riducendo allo stesso tempo lo stress sugli animali, ha affermato Grattoni.

Il team di Grattoni utilizzerà la nuova Faraday Research Facility per convalidare le capacità remote del dispositivo sulla stazione. La piattaforma di ricerca autonoma ospiterà una suite di dispositivi impiantabili, conservata per il funzionamento di prova in tubi salini sigillati, e consentirà al team di mettere alla prova le unità in remoto da terra tramite la connessione Internet della stazione. In caso di successo, un futuro esperimento di volo spaziale potrebbe convalidare il funzionamento del sistema nei roditori sulla stazione.

L’esperimento fungerà anche da test per la piattaforma ProXopS. Con una capacità per un massimo di 12 indagini “microlab” gestite a distanza, la Faraday Research Facility potrebbe presto fornire un modo personalizzabile ed economico per trasportare, comandare, controllare e restituire le indagini sui voli spaziali.

“Siamo entusiasti di supportare questa missione con la piattaforma di ricerca Faraday. La ricerca completa di Grattoni sui sistemi di somministrazione dei farmaci ha molte promesse che alla fine miglioreranno la qualità della vita sul nostro pianeta e oltre”, ha affermato Chad Brinkley, managing partner di ProXopS.

Il sistema impiantabile a distanza di Grattoni ha il potenziale per la telemedicina sulla Terra, dove potrebbe aiutare i pazienti che non hanno un facile accesso alle cliniche mediche e per i futuri astronauti in missioni di esplorazione spaziale a lungo termine. Un giorno potrebbe anche aiutare a curare le malattie che rispondono meglio alle terapie somministrate in determinati momenti della giornata, come l’ipertensione, l’artrite reumatoide e i disturbi del sonno.

“Qualunque cosa facciamo a livello di ricerca, lo stiamo facendo con l’intenzione di farne buon uso in un ambiente clinico”, ha detto Grattoni. “Questa è davvero una piattaforma tecnologica abilitante per un’ampia serie di esperimenti, dalla sperimentazione di nuove terapie all’esplorazione degli effetti biologici di diversi composti”.

Per conoscere gli altri payload che la piattaforma Faraday supporterà nel suo prossimo volo, visita la pagina di lancio SpaceX CRS-23 dell’ISS National Lab  qui .

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Ricerca

Cellule staminali e modelli matematici: il futuro della ricerca medica

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I ricercatori collaborano con i matematici; creare modelli per testare terapie

Le cellule staminali pluripotenti indotte dall’uomo (hiPSC), che possono essere differenziate in miociti cardiaci, sono utilizzate in un’ampia varietà di applicazioni come lo sviluppo di modelli di malattia specifici del paziente o la valutazione di nuovi composti terapeutici per il trattamento di alcuni malattie. L’integrazione di questi sistemi modello cellulare nei laboratori, come quelli del Masonic Medical Research Institute (MMRI), ha contribuito a rivoluzionare lo stato attuale e futuro degli sforzi di ricerca medica. Il dott. Jonathan Cordeiro, professore assistente di ricerca presso l’MMRI, utilizza hiPSC nel suo lavoro di elettrofisiologia dal 2012. In un manoscritto pubblicato di recente, il dott. Cordeiro ha utilizzato cardiomiociti hiPSC per studiare le aritmie cardiache o battiti cardiaci irregolari, creare un modello scientifico per comprendere i meccanismi di come si verificano queste anomalie. “Le iPSC sono un ottimo modello per studiare le malattie perché possono essere create in grandi quantità e sono specifiche per l’uomo. La loro introduzione alla ricerca biomedica è stata davvero un punto di svolta nel modo in cui facciamo scienza”, ha affermato il dott. Cordeiro.

Nell’ambito di un progetto per determinare l’efficacia e la sicurezza di nuovi composti farmaceutici sul cuore, il dott. Cordeiro ha collaborato con ricercatori della Norfolk State University (NSU) per differenziare queste cellule in cardiomiociti (cellule del cuore) e sviluppare strumenti matematici per valutare meglio le cellule risposta al trattamento farmacologico. Comprendendo come i farmaci alterano i canali ionici e i potenziali d’azione, scienziati come il Dr. Cordeiro possono determinare quali farmaci hanno la maggiore efficacia con gli effetti meno avversi. “Essenzialmente, stiamo usando la matematica per aiutare a migliorare i trattamenti per le malattie”, ha affermato il dott. Makarand Deo, professore associato presso il Dipartimento di ingegneria della NSU. Gli esperimenti si basano sulla precisione e sull’efficacia dei modelli scientifici in uso, pochissimi dei quali incorporano hiPSC. A causa di hiPSCs provenienti da cellule umane,

Il manoscritto è stato pubblicato online su Frontiers in Physiology il 16 giugno 2021. È un’estensione della precedente ricerca condotta con i collaboratori del Dipartimento della salute e dei servizi umani degli Stati Uniti. Altri autori includono Akwasi Akwaboah, Bright Tsevi e Pascal Yamlome del Dipartimento di Ingegneria della NSU e Maila Brucal-Hallare del Dipartimento di Matematica della NSU. Il documento, “An in silico hiPSC-Derived Cardiomyocyte Model Built with Genetic Algorithm”, è accessibile visitando frontiersin.org/articles/10.3389/fphys.2021.675867/full.

Ricerca

I ricercatori stanno esplorando il ruolo della senescenza delle cellule beta nell’insorgenza e nella progressione del diabete

Durante il simposio delle sessioni scientifiche Beta-Cell Senescence/Stress , un gruppo di ricercatori ha discusso di come la ricerca emergente e in corso sui meccanismi della senescenza delle cellule beta stia fornendo nuove informazioni sui ruoli dell’invecchiamento delle cellule beta e dello stress nello sviluppo e nella progressione del diabete.

La sessione, che è stata originariamente presentata sabato 26 giugno, può essere vista dai partecipanti alla riunione registrati su  ADA2021.org  fino al 29 settembre 2021. Se non ti sei registrato per la 81a sessione scientifica virtuale,  registrati oggi  per accedere a tutte le preziose contenuto della riunione.

Billy Tsai, PhD, il professore universitario di Corydon Ford, Dipartimento di biologia cellulare e dello sviluppo, Università del Michigan Medical School, ha discusso del misfolding dell’insulina e dell’attivazione della cellula beta “ER-fagia” (autofagia del reticolo endoplasmatico).

“In fase emergente, le proteine ​​subiscono il ripiegamento. Quando la vita è buona, il materiale piegato viene quindi secreto nell’ambiente extracellulare”, ha spiegato il dott. Tsai. “Ma, sfortunatamente, la vita non è sempre perfetta e quando le proteine ​​subiscono un mal ripiegamento, le cellule devono trovare un modo per liberarsi di queste proteine”.

Il percorso ER-fagico per la rimozione di queste proteine ​​dal lisosoma per la degradazione lisosomiale è una scoperta recente, ha detto.

“Il modo per sbarazzarsi del carico piegato male è attraverso l’azione di un complesso di recettori ER-fagici”, ha detto il dott. Tsai. “Questo complesso di recettori si lega e impegna efficacemente la proteina mal ripiegata e la prende di mira per la degradazione accoppiando fisicamente il carico mal ripiegato alla membrana del fagoforo”.

L’identità del complesso del recettore ER-fagico è il passo meno compreso in questo percorso ed è l’obiettivo principale della ricerca del Dr. Tsai.

“Negli ultimi anni, il mio laboratorio ha identificato componenti del macchinario ER-fagico che sono importanti per la rimozione della proinsulina mal ripiegata”, ha affermato. “Uno dei componenti che abbiamo identificato è indicato come reticolone 3 (RTN3). È un componente del complesso del recettore ER-fagico che accoppia fisicamente questa proteina mal ripiegata al percorso ER-fagico che quindi indirizza il carico per la degradazione lisosomiale.

Una maggiore comprensione del percorso ER-fagico può fornire importanti informazioni sullo sviluppo e sui potenziali trattamenti per il diabete giovanile indotto dal gene INS mutante (MIDY), ha affermato il dott. Tsai.

Peter Thompson, MSc, PhD, Assistant Professor, Department of Physiology and Pathophysiology, University of Manitoba, Canada, ha spiegato come la senescenza delle cellule beta sia correlata ad altre forme di stress delle cellule beta, compreso il potenziale terapeutico per questa risposta allo stress, in particolare nella prevenzione di diabete di tipo 1.

“Poiché abbiamo un quadro per comprendere la storia naturale della malattia, abbiamo un modo migliore per comprendere le diverse finestre che possiamo utilizzare per indagare per intervenire e prevenire la disfunzione e la morte delle cellule beta”, ha affermato il dott. Thompson. “E ciò che è realmente emerso negli ultimi anni è che la disfunzione delle cellule beta è davvero una manifestazione precoce del diabete di tipo 1, e si verifica già allo stadio 1 e allo stadio 2, nonostante il fatto che la malattia non si manifesti apertamente fino allo stadio 3.”

Un recente studio che utilizza un anticorpo monoclonale anti-CD3 ha dimostrato che l’insorgenza del diabete di tipo 1 potrebbe essere ritardata nelle persone ad alto rischio di sviluppare la malattia, ha osservato.

“Pensiamo che la senescenza delle cellule beta sia una nuova risposta allo stress nel diabete di tipo 1 ed è un potenziale bersaglio terapeutico”, ha aggiunto il dott. Thompson. “Stiamo seguendo la comprensione di come si sviluppa la senescenza e il ruolo dell’autoimmunità nei topi NOD (diabetici non obesi), nonché nel modello di coltura delle isole umane che abbiamo sviluppato. Riteniamo che ciò possa avere alcune implicazioni per comprendere come alcune immunoterapie possano funzionare e possa avere conseguenze anche sulle cellule beta».

Emily May Walker, PhD, Research Investigator, University of Michigan, ha descritto lo sviluppo del modello murino di mutazione missenso MafA S64F e come è diventato un modello di senescenza delle cellule beta.

“Sappiamo che i fattori di trascrizione sono essenziali per la funzione delle cellule beta umane e il ruolo di molti di questi fattori di trascrizione è stato scoperto studiando i geni che portano all’insorgenza del diabete giovanile (MODY) in età adulta”, ha affermato il dott. Walker.

Mentre la maggior parte dei geni che portano a MODY sono causati da mutazioni nella glucochinasi, ha affermato che una percentuale significativa di essi sono in realtà fattori di trascrizione, come il fattore nucleare degli epatociti (HNF) 1 alfa, HNF4 alfa e beta, homeobox 1 pancreatico e duodenale. , e potenzialmente MafA.

In risultati preliminari, la dottoressa Walker ei suoi colleghi hanno dimostrato che l’espressione di MafA S64F porta alla disfunzione delle cellule beta a causa della senescenza e ai cambiamenti di segnalazione del Ca2+ nei topi maschi. I ricercatori stanno studiando i cambiamenti molecolari che portano ad un aumento della secrezione nelle isole femminili e se l’espressione di MafA S64F nelle cellule beta umane ha conseguenze dipendenti dal sesso.

Ernesto Nakayasu, PhD, BS, Senior Scientist, Biological Sciences Division, Pacific Northwest National Laboratory, ha spiegato come le analisi multi-omiche di isole umane stressate abbiano portato all’identificazione della tristetraprolina (TTP) come potenziale regolatore dell’espressione di GDF15. Il TTP riconosce l’elemento ricco di adenile e uracile degli mRNA, che è presente nell’mRNA di GDF15 e indirizza gli mRNA alla degradazione, stabilizzazione o traduzione, ha affermato.

“GDF15 è una molecola terapeutica per le malattie metaboliche e ha il potenziale per essere anche un trattamento per il diabete di tipo 1”, ha affermato il dott. Nakayasu.