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Cellule umane riprogrammate per creare insulina

TEM a falsi colori che mostra le cellule di un'isoletta di Langerhans, la componente endocrina del pancreas umano.

Le cellule nelle isole di Langerhans nel pancreas secernono ormoni come l’insulina.Credito: CNRI / SPL

La distruzione di un singolo tipo di cellule produttrici di insulina nel pancreas può portare al diabete-ma uno studio suggerisce che altre cellule potrebbero essere modificate per prendere il suo posto e aiutare a controllare i livelli di zucchero nel sangue.

I risultati fanno sperare che le cellule produttrici di insulina “riprogrammate” possano essere utilizzate come trattamento per il diabete, ma l’approccio è stato finora testato solo con cellule umane in studi sui topi.

In uno studio pubblicato il 13 febbraio su Nature1, i ricercatori riferiscono di convincere le cellule pancreatiche umane che normalmente non producono insulina, un ormone che regola la quantità di glucosio nel sangue, a cambiare la loro identità e iniziare a produrre l’ormone.

Quando impiantati nei topi, queste cellule riprogrammate alleviavano i sintomi del diabete, aumentando la possibilità che il metodo potesse un giorno essere usato come trattamento nelle persone.

“Penso che questo abbia un enorme potenziale”, afferma Terence Herbert, biologo dell’Università di Lincoln, nel Regno Unito. Ma è ancora presto, dice, con diversi ostacoli da superare prima che la tecnica possa essere utilizzata in clinica.

Ripartizione del sistema

Quando i livelli di zucchero nel sangue aumentano dopo aver mangiato, le cellule del pancreas chiamate cellule β rispondono normalmente rilasciando insulina, che a sua volta stimola le cellule ad iniziare ad assorbire gli zuccheri. Nelle persone con diabete, questo sistema si rompe, portando ad alti livelli di zucchero nel sangue che possono danneggiare il corpo e causare malattie.

Nel diabete di tipo 1, il sistema immunitario attacca e distrugge le cellule β; nel tipo 2, le cellule β non producono abbastanza dell’ormone o il corpo diventa resistente all’insulina.

Gli scienziati hanno precedentemente dimostrato in studi sui topi che se le cellule β vengono distrutte, un altro tipo di cellula pancreatica, chiamate α-cellule diventano più β-simili e iniziano a produrre insulina2. Queste α-cellule producono normalmente l’ormone glucagone e si trovano accanto alle cellule β in gruppi di cellule che secernono ormoni chiamate isole pancreatiche o isole di Langerhans. Studi precedenti hanno dimostrato che due proteine che controllano l’espressione genica sembravano avere un ruolo importante nel convincere le cellule α a produrre insulina nei topi: Pdx1 e MafA.

Il fattore umano

Così Pedro Herrera dell’Università di Ginevra, in Svizzera, e colleghi si sono chiesti se produrre più di queste proteine nelle cellule α umane avrebbe un effetto simile.

In primo luogo hanno preso le cellule delle isole dai pancreasi umani e hanno separato i singoli tipi di cellule. Hanno quindi introdotto il DNA che codificava le proteine Pdx1 e MafA nelle α-cellule, prima di raggrupparle di nuovo insieme.

Dopo una settimana in coltura, quasi il 40% delle cellule α umane producevano insulina, mentre le cellule di controllo che non erano state riprogrammate non lo erano. Le cellule riprogrammate hanno anche mostrato un aumento dell’espressione di altri geni legati alle cellule β. “Hanno una personalità ibrida”, dice Herrera.

Il team ha quindi impiantato la massa di cellule in topi diabetici, che hanno distrutto le loro cellule β, e ha scoperto che i livelli di zucchero nel sangue sono scesi a livelli normali. Quando gli innesti cellulari sono stati rimossi, la glicemia dei topi è tornata indietro.

Cambio di identità

Herrera dice che se le cellule α-o altri tipi di cellule isolette — potrebbero essere fatte per iniziare a produrre insulina in questo modo nelle persone con diabete, la loro qualità di vita potrebbe essere notevolmente migliorata. Il sogno, Herrera dice, è quello di trovare un farmaco che può cambiare l’identità di α-cellule.

Ma riconosce che qualsiasi tipo di trattamento è ancora lontano. In primo luogo, il suo team dovrà capire cosa sta succedendo a livello molecolare quando le cellule α diventano più simili a β.

Altri team stanno anche cercando di creare nuove cellule produttrici di insulina nel pancreas: alcuni hanno cercato di generare cellule β dalle cellule staminali. Ma nel diabete di tipo 1, il sistema immunitario attacca le cellule β, ponendo una sfida per tali strategie.

Herrera e il suo team presentano alcune prove che le loro cellule ibride sono meno inclini a questo tipo di attacco, osserva Herbert, suggerendo che il loro metodo potrebbe essere un modo più fattibile di generare cellule β rispetto all’approccio delle cellule staminali.

Ma Herbert aggiunge che, prima che gli autori possano trarre forti conclusioni sull’efficacia del loro approccio, dovranno testare le cellule ibride con altri anticorpi presenti nel diabete di tipo 1 che potrebbero potenzialmente attaccare quelle cellule.

Plasticità pancreatica

Inês Cebola, biologa dell’isolotto dell’Imperial College di Londra, è incuriosita dal fatto che le cellule pancreatiche possano essere convinte a produrre insulina senza diventare effettivamente delle vere e proprie cellule β. “Questo è abbastanza sorprendente.”

Diego Balboa Alonso, un biologo isolotto presso il Centro per la regolazione genomica a Barcellona, è d’accordo. L’ultimo lavoro dimostra che c’è molta più plasticità nel sistema ormonale del pancreas umano di quanto si pensasse in precedenza, dice. “Penso che sia un bellissimo studio che mostra questa idea.”

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