Cellule beta sintetiche un nuovo trattamento per il diabete

Al fine di impedire al diabete mellito di assumere una forma complessa che richiede l'assunzione costante di insulina, è necessario imparare a controllare la malattia. L'ultimo farmaco contribuisce a questo Insumed, che aiuta a sbarazzarsi del diabete "a livello cellulare": il farmaco ripristina la produzione di insulina (che è compromessa nel diabete di tipo 2) e regola la sintesi di questo ormone (che è importante per il diabete di tipo 1).

Diabetus Insumed - capsule per normalizzare lo zucchero nel sangue

Tutti gli ingredienti che compongono il preparato sono realizzati sulla base di materiali vegetali utilizzando la tecnica della biosintesi e sono correlati al corpo umano. Sono ben assorbiti da cellule e tessuti, in quanto sono aminoacidi che compongono le strutture cellulari. Componenti della capsula Insumed normalizzare la produzione di insulina e regolare la glicemia.

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Gli scienziati degli Stati Uniti stanno sviluppando cellule beta sintetiche del pancreas, che nel prossimo futuro aiuteranno a far fronte al diabete.

La Chapel Hill University of North Carolina e i loro colleghi dell'Università della North Carolina a Raleigh hanno riferito sulla creazione di un analogo artificiale dell'apparato pancreatico che produce insulina sulle pagine di Nature Chemical Biology.

Le cellule artificiali sono in grado di ottimizzare i livelli di glucosio nel sangue rilasciando la quantità necessaria di insulina in risposta all'iperglicemia.

Il project manager Zhen Gu, professore di ingegneria biomedica, e il suo staff sperano che un giorno le cellule beta sintetiche possano essere utilizzate sotto forma di cerotto non invasivo e sicuro per il trattamento del diabete.

Gli scienziati americani hanno scoperto che una singola iniezione di cellule beta sintetiche consente di controllare lo zucchero nel sangue nei topi diabetici per 5 giorni!

Ricordiamo che il diabete è una malattia metabolica che si sviluppa quando la produzione o la funzione dell'insulina ormonale sono compromesse.

A causa della produzione insufficiente di insulina o di una diminuzione della sensibilità delle cellule ad essa (resistenza all'insulina), le molecole di glucosio non sono in grado di penetrare nelle cellule. Pertanto, le cellule perdono energia e la concentrazione di glucosio (zucchero) nel sangue aumenta in modo anomalo.

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L'insulina è prodotta da cellule pancreatiche specializzate, le cosiddette cellule beta. La produzione di insulina dipende dalla concentrazione di glucosio nel sangue ed è un meccanismo di feedback finemente sintonizzato.

Nel diabete mellito di tipo I, il problema è la morte delle cellule produttrici di insulina, motivo per cui è anche chiamata la forma insulino-dipendente della malattia. Nel diabete mellito di tipo II, la malattia si basa sulla resistenza all'insulina, una diminuzione della sensibilità delle cellule all'insulina. Quest'ultima forma è la più comune ed è strettamente associata all'obesità.

Necessità di erogare insulina non invasiva

Negli Stati Uniti, circa 30 milioni di persone soffrono di diabete, con 6 milioni che devono ricorrere a iniezioni di insulina o pompe di insulina.

Nel corso degli anni, sono stati fatti tentativi per creare una forma di trattamento per il diabete in cui i pazienti potrebbero rifiutare le iniezioni. Ma il sistema digestivo distrugge rapidamente una grande molecola di insulina, quindi "insulina in compresse" è rimasto un sogno irraggiungibile per farmacologi e diabetici.

Alcuni casi di diabete possono essere trattati con cellule pancreatiche trapiantate. Tuttavia, questi trattamenti sono costosi, richiedono agenti immunosoppressori, sono associati a numerosi rischi postoperatori e dipendono dalle cellule donatrici del pancreas, che anche negli Stati Uniti raccolgono troppo poco.

Nonostante le incredibili possibilità del trapianto di cellule beta, l'effetto del trattamento chirurgico del diabete è di breve durata: le cellule trapiantate moriranno comunque, quindi tra pochi anni sarà necessario un nuovo trapianto.

Gli autori dell'ultimo studio spiegano: i bioingegneri hanno ripetutamente cercato di "ricreare le funzioni chiave" delle cellule beta del pancreas a fini terapeutici. Danno esempi, come le nanoparticelle di farmaci a rilascio lento basate su membrane cellulari e microgel.

Le cellule beta sintetiche diventano più intelligenti

Un problema comune con il vecchio approccio all'imitazione delle cellule beta era la struttura a "sezione singola" e la loro interazione "relativamente passiva" con il corpo umano.

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Alcuni hanno cercato di creare strutture multicomponenti per la consegna di insulina, ma fino ad oggi nessuno è stato in grado di imitare le funzioni delle cellule beta di ordine superiore. In altre parole, sviluppare un sistema autonomo autoregolante con feedback.

La scoperta del professor Gu incorona 10 anni di lavoro sul problema. Il risultato è stato una cellula beta sintetica che imita in modo sottile i processi chiave dell'apparato pancreatico che produce insulina.

La cellula beta sintetica ha una parete cellulare semplice con una doppia membrana lipidica, all'interno della quale sono presenti microvescicole ("vescicole") con insulina. Oltre alla struttura delle "vescicole in una vescicola", gli scienziati hanno sviluppato un sistema di metabolismo e sintesi di membrana dell'insulina, fornendo autonomia e autoregolazione delle cellule.

I topi diabetici non avevano bisogno di insulina

Quando il sistema del metabolismo del glucosio “rileva” un aumento della glicemia, inizia un cambiamento all'interno delle microvescicole. Le bolle iniziano a fondersi con la membrana cellulare e secernono la quantità richiesta di insulina.

“Per quanto ne sappiamo, questo sistema sintetico è il primo del suo genere, in grado di rilevare i livelli di glucosio e secernere insulina attraverso la fusione vescicolare. Abbiamo già testato il sistema su topi con cellule beta mancanti e siamo rimasti abbastanza soddisfatti dei risultati. "– dice il professor Gu.

Dopo l'introduzione delle cellule beta sintetiche, il livello di zucchero nei topi diabetici è tornato alla normalità entro un'ora ed è rimasto entro l'intervallo accettabile di 5 giorni dopo l'iniezione.

Sono in corso ulteriori test che consentiranno l'uso di un apparato artificiale per la produzione di insulina nei cerotti.

Le prospettive della tecnologia sono semplicemente mozzafiato: è sufficiente che il paziente attacchi una patch per dimenticare di prendere pillole e iniezioni di insulina per alcuni giorni!

E gli scienziati non si fermano qui, con l'intenzione di prolungare ulteriormente l'effetto farmacologico e la terapia più conveniente per i pazienti.

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Una cosa si può dire: i nostri discendenti vedranno le pompe per insulina solo nel museo.

Konstantin Mokanov: Master in Farmacia e traduttore medico professionista

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