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Insulina: il suo futuro è intelligente?

white plastic bottle on brown wooden table
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Sembra proprio di sì, almeno a giudicare dalle mosse delle due regine del settore: Novo Nordisk e Lilly.

La prima, Novo Nordisk, l’anno scorso aveva annunciato che ricercatori dell’Università di Copenaghen e l’azienda biotecnologica Gubra avevano sviluppato una nuova molecola di insulina che renderà la regolazione della glicemia più facile e più sicura per le persone con diabete di tipo 1.

I ricercatori dell’Università di Copenaghen e l’azienda biotecnologica Gubra hanno sviluppato una nuova molecola di insulina che, in futuro, garantirà ai diabetici la giusta quantità di insulina.

Ora anche l’altra multinazionale, la Lilly ha aperto una nuova frontiera per il diabete, entrando pure nel capitolo “l’insulina “intelligente”

“L’insulina sensibile al glucosio è la prossima frontiera e ha il potenziale per rivoluzionare il trattamento e la qualità con diabete migliorando sia l’efficacia terapeutica che la sicurezza della terapia dell’insulina”, ha affermato Ruth Gimeno, vicepresidente, ricerca sul diabete e cliniche presso Lilly. “Il programma di insulina sensibile al glucosio di Protomer, basato sulla sua piattaforma proprietaria di ingegneria molecolare dei sensori proteici (Meps), sta mostrando notevoli promesse e Lilly è entusiasta di migliorare la nostra pipeline per il diabete con la tecnologia innovativa dell’azienda” .

E per fare tutto questo Lilly hai investito un miliardo di dollari per acquisire la Protomer. Non sono brustolini.

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Florida: 69,9 milioni di dollari per continuare la ricerca sul diabete di tipo 1

Lo studio Environmental Determinants of Diabetes in the Young è condotto da Jeffrey Krischer della USF Health, che ha costruito un hub epidemiologico mondiale per la ricerca sul diabete autoimmune presso l’Università della Florida del sud

TAMPA, Florida (13 luglio 2021) — Il National Institutes of Health (NIH) ha assegnato alla University of South Florida fondi previsti per un totale di 69,9 milioni di dollari nei prossimi quattro anni per continuare il follow-up dei partecipanti allo studio in The Environmental Determinants of Consorzio Diabetes in The Young (TEDDY). TEDDY è il più grande studio prospettico multicentrico su bambini piccoli con suscettibilità genetica adiabete di tipo 1 (T1D).

La nuova sovvenzione del National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases del NIH supporterà anche un secondo studio caso-controllo, basato su precedenti analisi TEDDY che esaminano come fattori genetici ed esposizioni ambientali come agenti infettivi, dieta e stress psicosociale influenzano lo sviluppo del T1D in bambini ad alto rischio. Il progetto esteso incorporerà biomarcatori virali per aiutare a spiegare come i virus possono innescare o contribuire al processo della malattia.

Jeffrey Krischer, PhD, direttore dell’Health Informatics Institute presso l’USF Health Morsani College of Medicine, è il ricercatore principale di TEDDY

Jeffrey Krischer, PhD, direttore dell’Health Informatics Institute presso l’USF Health Morsani College of Medicine, è il ricercatore principale di TEDDY. Ha supervisionato il centro di coordinamento dei dati supportato dall’NIH per questo consorzio sin dal suo inizio nel 2004. L’Istituto di informatica sanitaria utilizza tecnologie avanzate come proteomica, epigenetica, analisi dell’espressione genica e metabolomica per TEDDY e altre iniziative NIH. Sotto la guida del Dr. Krischer, l’USF ha costruito un centro riconosciuto a livello internazionale per la ricerca epidemiologica nel T1D.

Il diabete di tipo 1 è una malattia autoimmune in cui il sistema immunitario dell’organismo attacca le cellule β pancreatiche che producono insulina, un processo che si verifica nell’arco di mesi o molti anni. La presenza di autoanticorpi (proteine ​​immunitarie) nel sangue circolante indica che il corpo ha iniziato a colpire i propri tessuti o organi.

I ricercatori TEDDY di sei centri clinici negli Stati Uniti e in Europa hanno seguito 8.500 bambini dalla nascita fino all’età di 15 anni, con l’obiettivo di identificare i fattori ambientali che influenzano la distruzione autoimmune delle cellule β. L’autoimmunità delle cellule beta alla fine porta all’insorgenza del diabete di tipo 1, che richiede iniezioni di insulina per tutta la vita per trattare i sintomi.

“Il nostro gruppo di studio TEDDY ha fatto grandi passi avanti nella comprensione dei diversi percorsi biologici attraverso i quali un bambino può sviluppare l’autoimmunità correlata al diabete”, ha affermato il dott. Krischer. “Siamo grati ai tanti pazienti e alle famiglie che collaborano ai nostri studi. La loro determinazione ci ispira ad accelerare i nostri sforzi per individuare i meccanismi del diabete di tipo 1, con l’obiettivo di prevenire, ritardare o invertire questa condizione che altera la vita”.

Le cause esatte di TD1 sono sconosciute. Ma TEDDY ha fattori di rischio combinati più chiaramente definiti che possono aiutare a prevedere l’autoimmunità delle cellule β e l’insorgenza del diabete di tipo 1, compresi i tassi di progressione della malattia e le fasi distinte dello sviluppo del diabete di tipo 1.

“Dott. Krischer e il suo team hanno fornito preziose informazioni sull’interazione tra fattori genetici e ambientali alla base del complesso processo patologico del diabete autoimmune”, ha affermato Charles J. Lockwood, MD, vicepresidente senior di USF Health e preside del Morsani College of Medicine. “Il loro lavoro, alimentato da una piattaforma di ricerca che supporta il calcolo ad alte prestazioni e i big data, è rigoroso e di fondamentale importanza per trovare nuovi trattamenti e approcci preventivi”.

Le scoperte chiave delle indagini TEDDY negli ultimi anni includono:

– Stress materno durante la gravidanza e rischio genetico T1D del bambino: alcuni stress psicologici durante la gravidanza (eventi della vita interpersonale e legati al lavoro) sono correlati in modo differenziale agli autoanticorpi di prima comparsa -autoanticorpi insulina (IAA) rispetto agli autoanticorpi decarbossilasi dell’acido glutammico (GADA). L’eccesso di rischio di T1D spesso dipende da interazioni specifiche tra lo stress ambientale della madre ei geni del bambino.

– Diffusione distinta di autoanticorpi e progressione verso la malattia: informazioni dettagliate sull’ordine, i tempi e il tipo di autoanticorpi che compaiono dopo il primo autoanticorpi possono migliorare significativamente la previsione di quali bambini hanno maggiori probabilità di passare dall’autoimmunità iniziale al T1D sintomatico più rapidamente.

– Una possibile causa infettiva del diabete: nei bambini piccoli ad aumentato rischio genetico di T1D, l’infezione prolungata da enterovirus gioca un ruolo nello sviluppo dell’autoimmunità che precede la diagnosi di T1D. Questo lavoro è stato recentemente evidenziato

– Microbiota intestinale umano nel T1D ad esordio precoce: per la prima volta, TEDDY ha caratterizzato ampiamente il microbioma intestinale in via di sviluppo (raccolta di batteri, virus e altri microrganismi che abitano il tratto gastrointestinale) in relazione al T1D. Il lavoro ha gettato le basi per identificare i microbi intestinali che possono prevedere, proteggere. o causare rischio di diabete di tipo 1 o progressione della malattia.

– Le interazioni gene-ambiente modificano il rischio di autoimmunità correlata al diabete: nei bambini TEDDY fino all’età di 6 anni, i cambiamenti immunologici correlati al T1D erano chiaramente dipendenti dalle interazioni dei fattori genetici e dalle esposizioni ambientali che danno origine a IAA o GADA come la prima apparizione autoanticorpi.

– Collegamento di probiotici supplementari precoci con autoimmunità T1D: l’assunzione precoce di probiotici, potenzialmente utili per mantenere l’equilibrio dei microbi intestinali, può ridurre il rischio di autoimmunità nei bambini a più alto rischio genetico per T1D. Sono necessari ulteriori studi prima che l’integrazione di probiotici possa essere raccomandata.

La nuova sovvenzione è finanziata dal National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases del NIH con il numero di aggiudicazione U01DK128847.

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La missione di USF Health è immaginare e realizzare il futuro della salute. È la partnership dell’USF Health Morsani College of Medicine, del College of Nursing, del College of Public Health, del Taneja College of Pharmacy, della School of Physical Therapy and Rehabilitation Sciences, dei programmi di laurea e post dottorato in scienze biomediche e dei gruppo di medici multispecialisti. La University of South Florida è un’università di ricerca globale ad alto impatto dedicata al successo degli studenti. Negli ultimi 10 anni, nessun’altra università pubblica nel paese è cresciuta più velocemente nelle classifiche universitarie nazionali di US News & World Report rispetto alla USF. Per ulteriori informazioni, visitare health.usf.edu

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Esclusivo: gli scienziati sviluppano un test della glicemia indolore per i diabetici

Il professore di fisica Paul Dastoor mostra una striscia reattiva non invasiva stampabile per la saliva per diabetici presso l’Università di Newcastle, New South Wales, Australia [Per gentile concessione dell’Università di Newcastle via Reuters]

(Fonte: Al Jazeera) Scienziati australiani affermano di aver sviluppato un test della glicemia indolore per i diabetici, una striscia non invasiva che controlla i livelli di glucosio attraverso la saliva.

Per i diabetici, gestire i livelli di zucchero nel sangue in genere significa pungersi le dita più volte al giorno con una lancetta e quindi posizionare una goccia di sangue su una striscia reattiva. Comprensibilmente, alcuni malati di diabete evitano il processo doloroso riducendo al minimo i loro test.

Tuttavia, questo ultimo test funziona incorporando un enzima che rileva il glucosio in un transistor che può quindi trasmettere la presenza di glucosio, secondo Paul Dastoor, professore di fisica all’Università di Newcastle in Australia, che ha guidato il team che lo ha creato.

Ha detto che i test creano la prospettiva di test del glucosio indolori e a basso costo che dovrebbero portare a risultati molto migliori per i malati di diabete.

“La tua saliva contiene glucosio e quella concentrazione di glucosio segue la glicemia. Ma è una concentrazione circa 100 volte inferiore, il che significa che abbiamo dovuto sviluppare un test a basso costo, facile da produrre, ma con una sensibilità circa 100 volte superiore rispetto al test del sangue standard per il glucosio”, ha detto Dastoor ad Al Jazeera.

Poiché i materiali elettronici nel transistor sono inchiostri, il test può essere effettuato tramite stampa a basso costo.

“I materiali con cui lavoriamo sono notevoli, sono inchiostri elettronici che possono fungere da materiale elettronico, ma la differenza è che possiamo stamparli su larga scala utilizzando una stampante reel-to-reel, la stessa che usi per fare i giornali “, ha detto Dastoor.

Il progetto ha ottenuto un finanziamento di 6,3 milioni di dollari australiani (4,7 milioni di dollari) dal governo australiano per creare una struttura per la produzione dei kit di test in caso di superamento degli studi clinici.

Dastoor afferma che la tecnologia potrebbe anche essere trasferita ai test COVID-19 e ai test su allergeni, ormoni e cancro.

L’università sta già lavorando con l’Università di Harvard su un test per COVID-19 utilizzando la stessa tecnologia.

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Il trapianto fecale arresta il declino delle cellule beta nel T1D di nuova diagnosi

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NEW YORK (Reuters Health) – Il trapianto di microbiota fecale (FMT) arresta il declino funzionale delle cellule beta delle isole negli adulti con diabete di tipo 1 di nuova insorgenza (T1D), mostra un nuovo studio controllato randomizzato.

“Le malattie autoimmuni potrebbero essere alimentate da una composizione alterata del microbiota intestinale (piccolo)”, ha detto a Reuters Health via e-mail il dott. Max Niewdorp dei Centri medici dell’Università di Amsterdam, nei Paesi Bassi. “La composizione della dieta e del microbiota intestinale potrebbe essere importante nelle malattie endocrine autoimmuni, ma sono necessarie ulteriori ricerche”.

Ricorda: stare a guardare fa male al diabete e alla ricerca.

Studi sui topi suggeriscono che il T1D è associato a cambiamenti nel microbioma e che il sistema immunitario dell’intestino tenue può svolgere un ruolo, scrivono il dottor Niewdorp e il suo team su Gut.

Hanno studiato se FMT autologhe o FMT allogeniche da donatori sani avrebbero influenzato la funzione delle cellule beta in 20 pazienti con diabete diagnosticato meno di sei settimane prima. I pazienti sono stati randomizzati a ricevere tre FMT da donatore o tre FMT autologhi per quattro mesi.

A 12 mesi, i livelli di peptide C stimolati hanno mostrato una maggiore conservazione della funzione delle cellule beta nel gruppo FMT autologo rispetto al gruppo FMT donatore.

C’era una relazione inversa tra la Prevotella dell’intestino tenue e la funzione residua delle cellule beta. La conservazione della funzione delle cellule beta aveva una correlazione lineare con i livelli dei metaboliti plasmatici 1-arachidonoil-GPC e 1-miristoil-2-arachidonoil-GPC.

Diversi fattori di base hanno predetto se un paziente avrebbe preservato la funzione delle cellule beta con FMT, inclusi i conteggi dei linfociti T CD4 + CXCR3 +, Desulfovibrio piger dell’intestino tenue e biopsie duodenali che mostrano l’espressione genica CCL22 e CCL5.

“Sembra esserci una corrispondenza specifica tra specifici ceppi di microbiota intestinale e tono autoimmunologico per alcuni pazienti DM1”, ha detto il dott. Nieuwdorp. I risultati suggeriscono anche, ha aggiunto, che “sulla base della composizione del microbiota al basale, potremmo essere in grado di rimpolpare in quali pazienti il ​​decorso del diabete di tipo 1 può essere alterato dal microbiota e in chi questo non può essere”.

Lui ei suoi colleghi stanno attualmente conducendo studi più ampi di FMT in pazienti con T1D e intendono indagare se il microbiota intestinale è associato all’autoimmunità nei pazienti con malattia di lunga durata.

Lo studio non ha avuto finanziamenti commerciali.

FONTE: https://bit.ly/3eNLmYH Gut, online il 30 ottobre 2020.

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Le cellule CAR-T a 5 moduli dirette alle cellule T patogene potranno prevenire lo sviluppo del diabete di tipo 1?

Un’isola pancreatica protetta dall’autoimmunità mediante trattamento con cellule T CAR a 5 moduli.

(Serwold / Kuhns 2020)

BOSTON – ( 2 novembre 2020) – Secondo una nuova ricerca pubblicata su PNAS, le cellule T con un recettore dell’antigene chimerico (CAR) progettato in modo biomimetico possono mirare ed eliminare specificamente le popolazioni di cellule T patogene. In particolare, i ricercatori utilizzano l’approccio per dimostrare come il diabete di tipo 1 nei topi indotto da tali cellule T patogene possa essere efficacemente prevenuto dallo sviluppo in primo luogo.

Oltre alle chiare implicazioni per la malattia, gli autori suggeriscono che con più lavoro l’approccio è probabilmente rilevante per altre malattie autoimmuni, tra cui la sclerosi multipla e alcuni tumori, nonché la protezione dei tessuti trapiantati.

La ricerca, che è stata co-condotta da Thomas Serwold, PhD, del Joslin Diabetes Center e Michael S. Kuhns, PhD, dell’Università dell’Arizona College of Medicine di Tucson, è stato pubblicato online oggi da Proceeding of della National Academy of Sciences (PNAS).

Sebbene la terapia cellulare CAR-T sia in fase di sviluppo da tempo e abbia mostrato successo clinico con alcuni linfomi a cellule B, l’approccio ha sofferto di una serie di inconvenienti tra cui il dosaggio richiesto, la loro specificità e la loro sensibilità.

Per affrontare tali problemi, il team ha testato un recettore dell’antigene chimerico a cinque moduli o 5MCAR per emulare le risposte delle cellule T che sono naturalmente guidate dai recettori dell’antigene a cinque moduli. L’obiettivo principale del progetto, che è stato progettato nel Kuhns Lab, era di reindirizzare le cellule T citotossiche con il 5MCAR per mirare ed eliminare le cellule T patogene nell’impostazione iniziale del diabete di tipo 1.

Nella loro valutazione delle cellule T 5MCAR, gli autori descrivono in dettaglio il loro disegno e la caratterizzazione iniziale in vitro, riferendo che il sistema può reindirizzare le cellule T citotossiche per uccidere specificamente i bersagli delle cellule T CD4 + nelle colture cellulari.

Dopo aver stabilito la loro funzionalità di base, hanno scoperto che le cellule T 5MCAR potrebbero essere dirette ad uccidere una specifica cellula T CD4 + patogena nota per mediare la distruzione delle cellule beta pancreatiche in un modello murino di diabete.

Passando agli studi in vivo con il modello murino, gli autori hanno quindi stabilito che le cellule T 5MCAR potevano trovare ed eliminare rapidamente i bersagli delle cellule T CD4 + e prevenire lo sviluppo del diabete nei topi che hanno ricevuto sia il trattamento con cellule CAR-T che il CD4 + T patogeno cellule. Al contrario, tutti i topi non trattati o di controllo hanno sviluppato il diabete.

Ulteriori indagini hanno rivelato l’entità del danno pancreatico nei topi di controllo e non trattati rispetto ai topi trattati. Esperimenti a più lungo termine hanno ulteriormente stabilito che le cellule T 5MCAR potrebbero innestarsi fino a un anno dopo la somministrazione, sollevando qualche speranza per una protezione a lungo termine.

Discutendo i risultati, gli autori entrano in qualche dettaglio sul pensiero alla base del design delle cellule CAR-T biomimetiche, le loro potenziali applicazioni di ricerca (in particolare in relazione allo studio delle risposte immunitarie) e il loro potenziale in applicazioni terapeutiche in malattie mediate da cellule T patogene . Per il diabete di tipo 1, gli autori sottolineano che esiste una finestra di opportunità per la prevenzione quando è noto che un individuo a rischio ha due o più autoanticorpi correlati al diabete.

Commentando i risultati, il dott.Michael S. Kuhns ha affermato:

“La ricerca di base dei laboratori di tutto il mondo, compreso il nostro, ci ha aiutato a comprendere la complessa struttura e funzione delle macchine molecolari a cinque moduli che si sono evolute per guidare le risposte delle cellule T. Queste intuizioni ci hanno spinto a chiederci se potevamo progettare un CAR biomimetico a cinque moduli che rispecchi la forma e la funzione della controparte naturale. Riteniamo che questi risultati dimostrino che un approccio biomimetico è promettente in tal senso”.

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I trapianti di feci potrebbero rivoluzionare il trattamento del diabete 1

L’ospedale universitario UMC di Amsterdam riceverà 1 milione di euro per studiare il ruolo dei batteri intestinali nel diabete di tipo 1. I donatori di beneficenza per il diabete Diabetis Fonds e Stichting DON hanno affermato che la ricerca è “un approccio nuovo e inaspettato ma molto promettente” alla malattia, che colpisce circa 120.000 persone nei Paesi Bassi.

Nelle persone con diabete di tipo 1 il sistema immunitario impedisce la produzione di insulina, che i pazienti devono somministrare a se stessi. I ricercatori ora pensano che un trapianto fecale possa indebolire la reazione del sistema immunitario. Il microbioma, o intestino, contiene batteri, lieviti e virus e svolge un ruolo nel funzionamento del metabolismo degli zuccheri e del sistema immunitario.

Nelle persone con diabete 1, la composizione del microbioma e del sistema immunitario dell’intestino è diversa e la presenza di batteri intestinali da una persona sana potrebbe aiutare a stabilizzare la malattia, prevenendone i picchi o addirittura curandola completamente. L’indagine dovrebbe durare cinque anni e potrebbe portare a un trattamento completamente nuovo per il diabete 1, sia per le persone a cui è stata appena diagnosticata la malattia che per quelle che hanno avuto la malattia da più tempo, hanno detto i ricercatori. “Sono molto ottimista sull’idea di trapianti fecali per questi pazienti, anche perché sono convinto che porterà a una migliore comprensione della causa della malattia,” ha detto il professor Max Nieuwdorp di Amsterdam UMC.

VUmc; CCA & Polikliniek
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Il trapianto di isole sottocutanee fornisce un percorso più sicuro ed efficiente per la cura di tipo 1

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I trapianti di cellule insulari come modalità per curare il diabete di tipo 1 sono diventati un obiettivo di ricerca popolare negli ultimi dieci anni, nonostante il fatto che gli scienziati abbiano utilizzato questa procedura, con un successo minimo, per quasi sessant’anni.

I problemi che continuano ad affliggere questo processo sollevano la domanda: è persino possibile una procedura di trapianto di isole efficace ed economica?

Gli scienziati dell’Università della Pennsylvania la pensano così. I loro progressi più recenti sono promettenti per un’opzione di trapianto semplice ea basso rischio con un potenziale per grandi ricompense.

La matrice di collagene protegge e nutre le cellule trapiantate

Il metodo tradizionale per trapiantare le cellule delle isole prevede di perforare un foro nell’arteria femorale e infilare un’infusione di cellule delle isole attraverso la vena porta nel fegato.

Il fegato fornisce una matrice naturale ricca di sangue per la crescita delle nuove cellule, ma la procedura stessa comporta complicazioni pericolose come sanguinamento, trombosi e infezioni. E, nonostante le condizioni ottimali nel fegato, la morte delle cellule delle isole di massa è comune.

L’impianto delle cellule direttamente sotto la pelle del paziente comporta molti meno rischi rispetto alle procedure più tradizionali, ma il rischio di morte delle cellule insulari è ancora maggiore.

O almeno, lo era prima che i ricercatori della Penn sviluppassero un metodo unico per proteggere e nutrire le cellule delle isole trapiantate.

Nel loro articolo pubblicato su Nature Metabolism, gli scienziati descrivono come hanno creato un’Islet Viability Matrix (IVM) utilizzando collagene e cartilagine. La matrice assomiglia all’ambiente che si trova nel pancreas dove normalmente crescono le cellule delle isole.

L’IVM non solo promuove la crescita dei vasi per portare sangue nutriente alle nuove cellule, ma sembra anche sopprimere i segnali che normalmente causerebbero la morte delle cellule di risposta autoimmune.

Risultati positivi iniziali nei modelli animali

Quando l’IVM pieno di isolotto è stato trapiantato sotto la pelle di topi diabetici, il loro livello di zucchero nel sangue si è normalizzato entro un giorno. E l’effetto è durato per mesi fino a quando i topi sono stati sacrificati in modo da poter studiare la salute dell’innesto di matrice.

Negli studi sui primati, risultati positivi simili sono stati osservati con una scimmia macaco ora priva di diabete da più di due anni.

Gli studi sull’uomo non sono ancora iniziati, ma i ricercatori sono ottimisti sul fatto che l’utilizzo di cellule insulari umane donate nell’IVM porterà anche a cellule produttrici di insulina robuste e pienamente funzionanti quando trapiantate sotto la pelle di pazienti di tipo 1.

Raffinare il metodo per risultati più sicuri

Sebbene questo nuovo metodo di trapianto di cellule insulari affronti una delle principali sfide della procedura, il rischio associato all’operazione di trapianto stesso, non riesce ancora a superare i due maggiori inconvenienti del processo.

Sperano di lavorare ulteriormente con il coautore dello studio, il dott. Bernhard Hering, per utilizzare i suoi metodi per il trapianto di cellule insulari mediato da apoptosi e senza immunosoppressione utilizzando il loro metodo IVM più recente e meno invasivo.

Un altro team di ricercatori del Salk Institute ha recentemente ottenuto con successo il trapianto di cellule insulari senza l’uso di farmaci immunosoppressori, dimostrando che tale impresa è possibile con più di un mezzo.

Altre ricerche sul trapianto di cellule insulari

I ricercatori del Penn e del Salk Institute non sono gli unici a cercare di perfezionare questo metodo vecchio di decenni nella loro ricerca di una cura per il diabete. Ecco altri tre metodi di trapianto di cellule insulari promettenti attualmente in fase di studio.

I team delle università dell’Arizona e del Minnesota si sono uniti per creare una “bustina di tè” ricca di ossigeno e piena di isolotti con il potenziale per ridurre il numero di cellule delle isole necessarie di quattro volte la quantità attuale. Considerando quanto sia difficile raccogliere con successo cellule insulari sane da donatori, questo è un enorme passo avanti per rendere ampiamente disponibili i trapianti di isole.

La sacca per cellule Sernova fornisce un ambiente sicuro e vascolarizzato per le cellule delle isole che possono essere impiantate attraverso una piccola incisione nella pelle. Con l’aggiunta di tecnologie di protezione immunitaria locale, i ricercatori sperano che questo metodo consentirà trapianti di isole meno invasivi senza la necessità di immunosoppressori sistemici.

Un approccio affascinante al trapianto di cellule insulari non utilizza affatto le cellule insulari. Il sistema di rilascio cellulare Encaptra di ViaCyte è pieno di precursori di cellule beta che maturano in cellule produttrici di insulina una volta che il dispositivo viene impiantato e si verifica la vascolarizzazione. Questo metodo elude la necessità di immunosoppressori e la raccolta delle cellule delle isole.

Sebbene nessun metodo per il trapianto di cellule insulari sembri superare tutti gli ostacoli associati al processo attuale, molti ricercatori hanno trovato modi unici per rendere questa procedura più sicura, più efficace o più raggiungibile. È probabile che trovare l’unico metodo che raggiunga tutti e tre sia solo una questione di tempo.

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EFFETTO DEL BLOCCO DA CORONA SULL’INCIDENZA DEL DIABETE DI TIPO 1 NEI BAMBINI E NEGLI ADOLESCENTI STUDIATI IN GERMANIA

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Come si è sviluppato il tasso di incidenza durante il blocco per quanto riguarda i fattori di stress da un lato, ma generalmente meno potenziale esposizione a varie infezioni virali dall’altro? Questo è stato studiato da un gruppo di ricerca in tutta la Germania guidato dallo scienziato DZD Prof. Dr. Reinhard Holl dell’Università di Ulm. I risultati del team di ricerca, pubblicati sulla rivista Diabetes Care, non hanno mostrato alcun aumento significativo dell’incidenza tra metà marzo e metà maggio 2020.

Il fatto che lo stress psicologico rappresenti un fattore di rischio per il diabete di tipo 1 è stato dimostrato dal significativo aumento di nuovi casi nel 1986 dopo il disastro di Chernobyl e nel 1994 dopo il terremoto di Los Angeles. Tuttavia, le restrizioni ai contatti, la chiusura degli asili nido e delle scuole, la scolarizzazione a casa e possibili conflitti familiari non sembrano aver avuto alcun effetto diretto durante il periodo di osservazione.

Durante il periodo di blocco tra metà marzo e metà maggio 2020, il tasso di incidenza era ancora paragonabile a quello degli ultimi anni. Nel 2019 ci sono stati 503 nuovi casi registrati in questo periodo, 531 nello stesso intervallo quest’anno. Secondo il professor Holl, ciò corrisponde a un aumento annuo entro il range normale. Il capo del gruppo di lavoro per il monitoraggio della qualità assistito da computer in medicina presso l’Istituto di epidemiologia e biometria medica dell’Università di Ulm e il suo team hanno avuto accesso ai dati di 216 centri per il diabete in Germania.

Tuttavia, poiché le restrizioni sui contatti riducevano il rischio di contrarre varie infezioni, questo altro fattore di rischio per il diabete di tipo 1 era inferiore al normale durante il blocco. Se questi due effetti si siano forse bilanciati a vicenda non può essere dimostrato da questo studio a breve termine. Secondo i ricercatori, sono quindi necessari studi di follow-up per comprendere gli effetti a medio e lungo termine della pandemia sul tasso di incidenza. 

Pubblicazione originale:
Tittel, SR, Rosenbauer, J. et al., Il blocco COVID-19 ha influenzato l’incidenza del diabete di tipo 1 pediatrico in Germania? Diabetes Care https://doi.org/10.2337/dc20-1633

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Cellule beta da cellule staminali: una potenzia terapia di sostituzione cellulare per il diabete tipo 1

La colorazione mostra cellule beta-simili derivate da CD177 colorate con anticorpi contro l’insulina (verde) e contro il fattore di trascrizione delle cellule beta MAFA (rosso). 
© Helmholtz Zentrum München

La perdita di cellule beta secernenti insulina per via della distruzione autoimmune porta al diabete di tipo 1. Il trapianto clinico di cellule insulari ha il potenziale per curare il diabete, ma i pancreas donatori sono rari. In un nuovo studio, un gruppo di ricercatori ha sviluppato un protocollo di differenziazione delle cellule staminali pluripotenti migliorato per generare cellule beta in vitro con una risposta del glucosio e una secrezione di insulina superiori. Questo è un passo importante verso la terapia sostitutiva delle cellule beta.

Le cellule staminali pluripotenti umane (sia cellule staminali embrionali umane che cellule staminali pluripotenti indotte) possono differenziarsi in ogni tipo di cellula del corpo umano con capacità di autorinnovamento illimitate. Quindi, le cellule staminali pluripotenti sono una fonte ottimale per generare tipi cellulari specializzati per la terapia di sostituzione cellulare, ad esempio le cellule beta per i pazienti diabetici. Tuttavia, gli attuali protocolli di differenziazione delle cellule beta in vitro sono molto complessi a causa dell’elevato numero di passaggi di differenziazione. Il processo richiede quasi 20 proteine ​​di segnalazione e piccole molecole per regolare la crescita e la differenziazione delle cellule e dura per più di quattro settimane. All’interno di questo processo in più fasi, non tutte le cellule si differenziano nelle cellule mirate ma prendono percorsi di differenziazione sbagliati. Questo può portare a una popolazione cellulare altamente eterogenea con cellule beta che non sono completamente funzionali. Un gruppo di ricercatori dell’Helmholtz Zentrum München, del Centro tedesco per la ricerca sul diabete (DZD), dell’Università tecnica di Monaco (TUM) e di Miltenyi Biotec ha quindi cercato di migliorare la qualità delle cellule beta derivate da cellule staminali.

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Controllo di qualità CD177
I ricercatori hanno sviluppato un approccio per arricchire la coltura di cellule staminali con progenitori pancreatici altamente specializzati che potrebbe portare a una differenziazione più mirata in cellule beta. “Dalla biologia dello sviluppo sapevamo che i progenitori pancreatici sono già specificati nella fase endodermica – il primo passo della differenziazione. Avevamo bisogno di scoprire se questo fosse vero anche per la differenziazione delle cellule staminali pluripotenti umane “, spiega il prof. del Consiglio di coordinamento della ricerca del Centro tedesco per la ricerca sul diabete (DZD).  

Per indagare su questo, i ricercatori stavano cercando una possibilità per controllare meglio la qualità dell’endoderma e la sua differenziazione in specifici progenitori del pancreas. In una collaborazione con il gruppo di Sebastian Knöbel presso Miltenyi Biotec, hanno identificato un anticorpo monoclonale chiamato CD177 che segna una sottopopolazione dell’endoderma che si differenzia in modo efficiente e omogeneo in progenitori pancreatici specifici. Il CD177 può quindi funzionare come controllo di qualità. “Con CD177 possiamo già vedere in una fase iniziale se le cellule sono sulla giusta strada di differenziazione. Questo può aiutare a risparmiare un sacco di tempo, sforzi e denaro “, afferma Lickert.

Arricchendo la coltura di cellule staminali con CD177 allo stadio endodermico aumenta la generazione di progenitori pancreatici specificati. In definitiva, questo porta a cellule beta più mature e più funzionali che rispondono meglio al glucosio e mostrano migliori schemi di secrezione di insulina.

Terapia sostitutiva cellulare, modellizzazione della malattia e screening farmacologico Gli
attuali protocolli di differenziazione delle cellule beta generano popolazioni cellulari molto eterogenee che non solo contengono cellule beta, ma anche i rimanenti progenitori pancreatici o tipi di cellule di una linea diversa. La purificazione con CD177 non solo migliorerà l’omogeneità e la qualità delle cellule beta generate, ma aumenterà anche la loro sicurezza clinica, poiché le cellule staminali pluripotenti vengono separate. Questo è un passo cruciale verso la traduzione clinica della terapia sostitutiva delle cellule beta derivate da cellule staminali per i pazienti con diabete di tipo 1.

Inoltre, poiché le cellule beta generate da CD177 sono più simili alle cellule beta nel corpo umano, il protocollo CD177 aiuterà a stabilire sistemi di modellazione della malattia in grado di imitare il pancreas umano. Inoltre, un protocollo di differenziazione che dia origine a cellule beta funzionali è di massimo interesse per gli approcci di screening dei farmaci.  

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Informazioni su questo studio
Questo studio è frutto di una collaborazione tra Helmholtz Zentrum München, il Centro tedesco per la ricerca sul diabete (DZD), l’Università tecnica di Monaco (TUM) e Miltenyi Biotec. È stato finanziato dal Centro tedesco per la ricerca sul diabete (DZD), il consorzio dell’UE HumEN (“Aumentare la produzione di cellule beta produttrici di insulina umana mediante differenziazione ed espansione efficienti dei progenitori dell’endoderma pancreatico” – HEALTH.2013.1.4-1. differenziazione e proliferazione in cellule staminali umane destinate ad uso terapeutico FP7-HEALTH-2013-INNOVATION-1) e il programma di ricerca e innovazione Horizon 2020 dell’Unione Europea nell’ambito della convenzione di sovvenzione numero 874839. 

Pubblicazione originale:
Mahaddalkar, Scheibner et al., 2020: Generation of pancreatic β cells from CD177 + anterior definitive endoderm. Nature Biotechnology, DOI: 10.1038 / s41587-020-0492-5 

Domanda di brevetto
WO / 2018/229179: Metodi per la purificazione di cellule endodermiche ed endodermiche pancreatiche derivate da cellule staminali embrionali umane. Ricorrenti: Helmholtz Zentrum München e Miltenyi Biotec.

Ricerca

La protezione delle cellule beta dallo stress le può difendere dal diabete di tipo 1

Un farmaco già esistente aumenta la sopravvivenza delle cellule produttrici di insulina sotto attacco autoimmune.

BOSTON – (21 agosto 2020) – Il diabete di tipo 1 si verifica quando il sistema immunitario di una persona distrugge le cellule beta produttrici di insulina nel pancreas. Negli ultimi anni, gli scienziati hanno imparato come coltivare grandi volumi di cellule beta sostitutive, ma i ricercatori stanno ancora provando molte opzioni per proteggere queste cellule dall’attacco immunitario. I ricercatori del Joslin Diabetes Center hanno ora trovato una strategia insolita che alla fine potrebbe aiutare a proteggere tali cellule beta trapiantate o a rallentare l’insorgenza della malattia.

La ricerca su modelli murini (topi di laboratorio) e su cellule umane ha dimostrato che prendere di mira una proteina chiamata renalasi può proteggere le cellule beta dagli attacchi autoimmuni rafforzandole contro lo stress, afferma Stephan Kissler, ricercatore della Sezione di Immunobiologia di Joslin, professore associato di medicina presso la Harvard Medical School, e co-autore senior di un documento che descrive il lavoro in Nature Metabolism. 

Kissler, assieme al co-autore senior Peng Yi, PhD, e i loro colleghi hanno anche dimostrato che un farmaco esistente approvato dalla FDA inibisce la renalasi e aumenta la sopravvivenza delle cellule beta in quei modelli di laboratorio.

Lo studio del Joslin si unisce a una serie crescente di prove che suggeriscono come i problemi funzionali con le cellule beta stesse possono aiutare a innescare l’attacco autoimmune nel diabete di tipo 1, affermano Kissler e Yi, che è pure ricercatore nella sezione scientifica sulle cellule delle isole e sulla biologia rigenerativa. “Potresti avere geni che rendono la cellula beta un po’ ‘disfunzionali e più portate a diventare un bersaglio del sistema immunitario”, spiega Kissler.

La ricerca è iniziata con una conversazione casuale nel corridoio tra Kissler e Yi sui potenziali modi per proteggere le cellule beta dagli attacchi autoimmuni. I due finirono per lanciare un’audace scommessa per provare a inibire i geni attraverso il genoma, uno alla volta, utilizzando una tecnica di screening basata sul metodo di editing genetico CRISPR con una linea cellulare beta di un topo “diabetico non obeso” (NOD) che modella il diabete di tipo 1. “Lo screening CRISPR dell’intero genoma è un potente strumento per la scoperta di nuovi target e speravamo che ci avrebbe aiutato a trovare eventuali mutazioni che proteggono la cellula beta”, afferma Yi.

Lo schermo CRISPR per le cellule beta sopravvissute ha prodotto una dozzina di geni di interesse. Il più sorprendente è stato il gene per la renalasi, che ricerche precedenti avevano dimostrato essere associato al diabete di tipo 1.

Successivamente, i ricercatori hanno creato cellule beta di topo NOD, alcune con il gene renalasi funzionalmente “eliminato” e altre no. Hanno trapiantato queste cellule su topi NOD con diabete autoimmune.

Le cellule beta intatte sono morte, ma le cellule knock-out della renalasi sono sopravvissute. “Questo è stato un modello di ricerca molto in bianco e nero”, commenta Kissler. “Se le cellule non vengono protette, spariscono.”

I ricercatori hanno quindi cercato di vedere se le cellule prive del gene renalasi provocassero una risposta ridotta dalle cellule immunitarie T (che guidano l’assalto autoimmune) in un piatto. Gli scienziati hanno scoperto che un tipo di cellula T aveva meno probabilità di attaccare queste cellule knockout piuttosto che attaccare le normali cellule beta.

Ma cosa stava rallentando questo attacco autoimmune?

In un precedente lavoro per analizzare la sopravvivenza delle cellule beta, Yi aveva analizzato come le cellule rispondono a una condizione chiamata stress del reticolo endoplasmatico (ER). Ora, quando il team ha provato tre modi per introdurre lo stress ER alle cellule beta di topo in un piatto, i ricercatori hanno visto che la mutazione renalasi proteggeva da questa condizione.

Nella fase successiva, per vedere se gli stessi meccanismi erano al lavoro nelle cellule umane, il team si è unito a Douglas Melton del dipartimento di cellule staminali e biologia rigenerativa di Harvard per creare cellule beta umane per test simili in un piatto. “Ancora una volta, abbiamo visto che il knockout renalasi proteggeva le cellule dallo stress ER”, dice Kissler.

Le funzioni della renalasi non sono ben comprese, ma Yi e Kissler sapevano che la proteina è un enzima (che spesso può essere preso di mira dai composti farmacologici) e che altri scienziati avevano prodotto una mappa strutturale cristallina tridimensionale della proteina.

Chiedendosi se questa mappa potesse fornire indizi per scoprire un composto che potrebbe prendere di mira la renalasi, gli investigatori di Joslin iniziarono a lavorare con Celia Schiffer della University of Massachusetts Medical School. I biologi strutturali presso la struttura centrale di progettazione di farmaci basati sulla struttura dell’università presto notarono che la renalasi era molto simile a un altro enzima che è inibito dai farmaci esistenti, incluso un farmaco noto come pargyline che è stato approvato dalla Food & Drug Administration quasi 60 anni fa per il trattamento dell’ipertensione.

Testando la pargyline nel loro modello di topo trapiantato, i ricercatori Joslin scoprirono che il farmaco proteggeva molto bene le cellule beta, afferma Kissler. Studiandolo nelle stesse cellule beta del topo, gli scienziati hanno dimostrato che la pargyline proteggeva effettivamente dallo stress ER. Negli esperimenti con cellule umane, la pargyline ha ripetuto l’effetto protettivo.

Kissler e Yi sperano di testare pargyline in uno studio clinico pilota per vedere se rallenta il progresso del diabete di tipo 1 di nuova insorgenza in un piccolo numero di pazienti. “Poiché è approvato dalla FDA e il farmaco è sicuro, questo sarebbe l’approccio migliore per verificare se la protezione che abbiamo osservato nei topi e nelle cellule umane sarà valida nelle persone”, osserva Kissler. Se i risultati della ricerca continuano ad essere positivi, il loro prossimo obiettivo sarà trovare il sostegno dell’industria per sviluppare un farmaco a piccola molecola che fornisca una protezione ancora migliore rispetto alla pargyline.

Erica Cai di Joslin, Yuki Ishikawa e Wei Zhang sono gli autori co-protagonisti del giornale. Altri collaboratori di Joslin includono Jian Li, Badr Kiaf e Jennifer Hollister-Lock. Anche Nayara Leite e Douglas Melton dell’Harvard Stem Cell Institute sono coautori, così come Shurong Hou, Nese Kurt Yilmaz e Celia Schiffer della University of Massachusetts Medical School. Lo studio è stato finanziato da Harvard Stem Cell Institute, JDRF e National Institutes of Health (National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases).