Diabete di tipo 1: avvicinarsi al trattamento che genera nuove cellule di insulina
Ricerche recenti hanno aperto nuovi orizzonti nella ricerca di un trattamento per il diabete di tipo 1 che generi cellule produttrici di insulina.
Scienziati dell'Università di Copenaghen in Danimarca e dell'Helmholtz Zentrum München a Neuherberg, in Germania, hanno mappato i segnali che determinano il destino delle cellule progenitrici nel pancreas.
Queste cellule immature possono svilupparsi in cellule insulari che producono insulina o in un altro tipo di cellula.
Il giornale Natura presenta un documento sui risultati.
Questa ricerca rivela che le cellule progenitrici del pancreas rimbalzano e che il loro ambiente immediato, o matrice extracellulare, gioca un ruolo importante nel decidere il loro destino.
"Ora siamo stati in grado", afferma il prof. Henrik Semb, autore senior e direttore dell'Istituto di ricerca sulle cellule staminali traslazionali dell'Helmholtz Zentrum München, "di mappare il segnale che determina se le cellule progenitrici del pancreas diventeranno endocrine, come l'insulina- producendo cellule beta o cellule dei dotti. "
Diabete di tipo 1 e cellule insulari
L'insulina è un ormone che aiuta le cellule ad assorbire il glucosio e ad usarlo per produrre energia.
Il diabete si sviluppa quando il livello di zucchero nel sangue del corpo è troppo alto. Ciò può accadere perché non c'è abbastanza insulina (diabete di tipo 1) o perché le cellule non sono in grado di usarla correttamente (diabete di tipo 2).
I dati per il 2015 dei Centers for Disease Control and Prevention (CDC) suggeriscono che circa 30,3 milioni di persone negli Stati Uniti avevano il diabete quell'anno. Circa il 5% di loro ha il diabete di tipo 1, che richiede un trattamento quotidiano con insulina.
Il diabete di tipo 1 si sviluppa quando il sistema immunitario distrugge le cellule produttrici di insulina nel pancreas.
Queste cellule esistono in gruppi chiamati isole di Langerhans, che contengono diversi tipi di cellule che producono ormoni. Quelle che producono insulina sono chiamate cellule beta.
Il recente studio si è concentrato sulle cellule progenitrici. Queste cellule immature sono "i primi discendenti" delle cellule staminali.
Come le cellule staminali, le cellule progenitrici possono diventare uno o più tipi di cellule. A differenza delle cellule staminali, tuttavia, non possono continuare a dividersi e riprodursi indefinitamente. Inoltre, le cellule progenitrici possono maturare in una gamma più limitata di tipi di cellule rispetto alle cellule staminali.
Le cellule progenitrici sono "costantemente" in movimento
Le cellule progenitrici sono difficili da studiare perché non stanno ferme. "Si muovono costantemente all'interno del pancreas in via di sviluppo, portando a frequenti cambiamenti ambientali", osserva il Prof. Semb.
Confronta le celle con i flipper che rimbalzano in una macchina: il loro "punteggio finale si basa sulla somma degli incontri con gli spilli".
Per esaminare come ogni progenitore ha risposto al suo ambiente senza l'interferenza di altre cellule, lui ei suoi colleghi hanno preso progenitori sviluppati da cellule staminali umane e li hanno seminati su vetrini che contenevano micropattern di proteine della matrice.
Il prof. Semb dice che i ricercatori sono rimasti molto sorpresi da ciò che hanno scoperto.
Hanno scoperto che diverse interazioni con i componenti nella matrice extracellulare alteravano lo "stato di forza meccanica all'interno del progenitore".
"Queste forze derivano dalle interazioni tra la matrice extracellulare, che si trova all'esterno della cellula, e il citoscheletro di actina, che si trova all'interno della cellula", aggiunge.
Cellula endocrina o dotto?
Con l'aiuto di ulteriori esperimenti, il team ha scoperto che l'esposizione a varie proteine nella matrice extracellulare ha guidato i progenitori al loro destino in modi diversi.
A seconda delle forze coinvolte, le cellule progenitrici divennero cellule dei dotti o cellule delle isole produttrici di ormoni (endocrine).
"Gli esperimenti mostrano che l'esposizione alla matrice extracellulare laminina istruisce le cellule progenitrici verso un destino endocrino riducendo le forze meccaniche all'interno delle cellule", spiega il prof. Semb.
"Viceversa, l'esposizione alla fibronectina si traduce in un destino del condotto a causa dell'aumento delle forze meccaniche", aggiunge.
"La nostra scoperta apre nuovi orizzonti perché spiega come le cellule progenitrici multipotenti maturano in diversi tipi di cellule durante la formazione degli organi".
Prof. Henrik Semb
I risultati del team dovrebbero aiutare a informare lo sviluppo di trattamenti che producono cellule produttrici di insulina da cellule staminali.
"Ora possiamo sostituire un numero significativo di sostanze di derivazione empirica, la cui modalità di azione negli attuali protocolli di differenziazione allo stato dell'arte è in gran parte sconosciuta, con inibitori di piccole molecole che prendono di mira componenti specifici della via di segnalazione meccanicistica appena identificata", il prof. Semb Commenti.
Aggiunge che lo studio ha anche fornito una serie di strumenti di ingegneria di precisione che potrebbero essere utili nello sviluppo di trattamenti di sostituzione cellulare, non solo per il diabete di tipo 1 ma anche per altre condizioni gravi, come le malattie neurodegenerative.
In un video di Helmholtz Zentrum München, il Prof. Semb riassume la ricerca e spiega il ruolo influente della matrice extracellulare nel determinare il destino delle cellule pancreatiche immature.
