Il diabete colpisce attualmente 29 milioni di americani. Per decenni, i ricercatori hanno cercato di sostituire le cellule di insulina del pancreas che sono state distrutte dalla malattia. La ricerca pionieristica potrebbe aver trovato un modo per trasformare geneticamente le cellule alfa in cellule beta produttrici di insulina.
Il diabete è la settima causa di morte negli Stati Uniti, secondo il Centers for Disease Control and Prevention (CDC).
Il CDC riferisce che attualmente vivono 29 milioni di americani e altri 86 milioni hanno prediabete.
Il diabete di tipo 1 è caratterizzato dall’incapacità del pancreas di produrre insulina. Più specificamente, il sistema immunitario del corpo smette di riconoscere le cellule beta normalmente responsabili della produzione di insulina. Invece, le attacca e le distrugge.
Senza insulina, che normalmente «dice» al corpo di ridurre i livelli di glucosio, lo zucchero nel sangue non può entrare nelle cellule, dove viene trasformato in energia. Di conseguenza, il glucosio si accumula nel sangue, portando al diabete.
Per decenni, gli scienziati hanno cercato di trovare un modo per sostituire queste cellule beta – a volte indicate come cellule insulari perché si trovano in una zona endocrina del pancreas, conosciuta come le isole di Langerhans.
I ricercatori hanno tentato di sostituire le cellule beta distrutte con nuove cellule staminali e cellule adulte. Sebbene i risultati siano sembrati incoraggianti, finora non hanno avuto successo.
Ora, i ricercatori del CeMM Research Center for Molecular Medicine in Austria sembrano aver trovato il collegamento mancante, dando nuova speranza per una cura per il diabete di tipo 1.
Il Ruolo delle Cellule Alfa e Beta
Un team di ricercatori – guidato da Stefan Kubicek, leader del gruppo al CeMM – ha esaminato il ruolo di una varietà di farmaci approvati sulla trasformazione delle cellule alfa e beta. Le loro scoperte sono state pubblicate sulla rivista
Oltre alle cellule beta, le cellule alfa e altri tre tipi di cellule formano le isole di Langerhans nel pancreas, dove sono responsabili della regolazione dei livelli di zucchero nel sangue.
Mentre le cellule beta aiutano a segnalare una riduzione della glicemia, le cellule alfa fanno il contrario, producendo glucagone. Tuttavia, le cellule alfa sono flessibili: possono trasformarsi in cellule beta.
Nei casi di deplezione estrema delle cellule beta, è stato dimostrato che le cellule alfa si trasformano in cellule beta produttrici di insulina, con l’aiuto di un regolatore epigenetico noto come Arx.
Le cellule endocrine necessitano di regolatori per mantenere la loro identità. Ad esempio, studi recenti hanno dimostrato che affinché le cellule beta mantengano la loro identità, il regolatore epigenetico delle cellule alfa Arx deve essere attivamente represso.
«Arx regola molti geni che sono cruciali per la funzionalità di una cellula alfa», afferma Kubicek. «Il lavoro precedente del nostro collaboratore, il team di Patrick Collombat, ha dimostrato che un knockout genetico di Arx porta a una trasformazione delle cellule alfa in cellule beta.»
A questo punto, i ricercatori sapevano di aver bisogno di Arx per trasformare le cellule, ma non sapevano se ci fossero altri fattori nell’organismo umano che influenzassero il processo.
Per indagare su questo, Kubicek e il team hanno progettato linee alfa e beta e le hanno isolate dal loro ambiente. Hanno analizzato le cellule e dimostrato che una privazione di Arx è sufficiente per dare a una cellula la sua identità beta, senza la necessità di ulteriori fattori dal corpo umano.
La Droga per la Malaria Trasforma le Cellule Alfa in Cellule Produttrici di Insulina
Ora, gli scienziati sono stati in grado di testare gli effetti di un’ampia gamma di farmaci approvati su cellule alfa coltivate utilizzando un saggio completamente progettato e automatizzato.
I ricercatori hanno scoperto che l’artemisinina – un gruppo di farmaci comunemente utilizzati per trattare la malaria – ha avuto lo stesso effetto di una perdita in Arx.
In altre parole, le artemisinine trasformavano le cellule alfa pancreatiche in cellule beta-simili funzionali che producono insulina.
«Con il nostro studio, abbiamo dimostrato che le artemisinine modificano il programma epigenetico delle cellule alfa che producono glucagone e inducono profonde alterazioni della loro funzione biochimica», spiega Kubicek.
Il meccanismo attraverso cui ciò avviene è l’attivazione dei recettori GABA.
L’Effetto di GABA nei Roditori e negli Umani
Il GABA è un importante neurotrasmettitore prodotto dalle cellule beta dell’isolotto. Funziona come un trasmettitore all’interno delle cellule delle isole, regolando la secrezione e la funzione dell’isolato.
Le artemisinine rimodellano le cellule alfa legandosi a una proteina chiamata gephyrin. Questa proteina attiva i recettori GABA, che funzionano come interruttori centrali nella segnalazione cellulare. Alla fine di una catena più lunga di reazioni biochimiche, il GABA innesca la produzione di insulina.
Lo studio di Kubicek conferma precedenti ricerche sui topi che hanno mostrato come il GABA aiuti a trasformare le cellule alfa in cellule beta. Uno di questi studi è diretto da Patrick Collombat ed è pubblicato nello stesso numero di.
Gli effetti benefici delle artemisinine sono stati dimostrati non solo in esperimenti su linee cellulari isolate, ma anche in organismi modello. Kubicek e il team hanno dimostrato che il farmaco contro la malaria aumentava la massa delle cellule beta e migliorava l’omeostasi in zebrafish, topi e ratti.
È molto probabile che lo stesso effetto si verifichi negli esseri umani, affermano gli autori, poiché gli obiettivi molecolari per le artemisinine nei pesci, nei roditori e nell’uomo sono molto simili.
«Ovviamente, l’effetto a lungo termine delle artemisinine deve essere testato, soprattutto perché la capacità rigenerativa delle cellule alfa umane è ancora sconosciuta. Inoltre, le nuove cellule beta devono essere protette dal sistema immunitario, ma siamo fiduciosi che la scoperta delle artemisinine e la loro modalità d’azione possano costituire la base per una terapia completamente nuova contro il diabete di tipo 1».
Dr. Stefan Kubicek
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Prospettive Future e Ricerche Recenti
L’innovazione presentata in questo studio apre nuove strade per la ricerca sul diabete di tipo 1. Le artemisinine, già note per il loro utilizzo nella terapia contro la malaria, potrebbero rappresentare un’opzione terapeutica interessante per i pazienti diabetici. Recentemente, sono stati condotti studi clinici per valutare l’efficacia di questi farmaci anche in combinazione con altre terapie, mirando a migliorare la funzionalità delle cellule beta rigenerate.
Inoltre, si stanno esplorando nuove strategie per proteggere queste cellule beta dal sistema immunitario, affinché possano svolgere la loro funzione senza essere attaccate. Alcuni ricercatori stanno investigando l’uso di nanomateriali per creare un microambiente favorevole alla sopravvivenza delle cellule beta, riducendo il rischio di rigetto da parte del sistema immunitario.
Questi sviluppi, insieme a ulteriori ricerche sulle artemisinine e il loro meccanismo d’azione, potrebbero un giorno trasformare il trattamento del diabete di tipo 1, migliorando significativamente la qualità della vita dei pazienti e riducendo le complicanze associate alla malattia.
