Sistemul imunitar uman poate avea tendinţa să distrugă celulele pancreatice producătoare de insulină, ceea ce duce la apariţia diabetului zaharat de tip 1, o afecţiune cronică.
Această afecţiune, care poate apărea la orice vârstă, predomină la copii şi adulţii tineri, şi poate fi fatală dacă glicemia atinge un nivel periculos şi organismului nu i se administrează insulină, hormonul care transformă zahărul (glucoza) din sânge şi asigură organismului necesarul energetic celular.
În ultimii ani, specialiştii au fost preocupaţi să găsească în laborator metode alternative pentru obţinerea acestor celule pancreatice prin transformarea celulelor stem în celule beta.
Recent, o echipă de cercetători condusă de profesorul de biologie şi bioinginerie medicală Xiaojun Lian, de la Penn State, a anunţat că a reuşit să convertească celulele stem umane în celule beta capabile să producă insulină, folosind în laborator doar molecule mici, un procedeu mult mai eficient şi mai rentabil faţă de cele încercate până acum.
Cercetătorii au descoperit că abordarea lor a funcţionat pentru celule stem embrionare umane şi pluripotente induse (celulele stem se pot transforma în celule de alt tip atunci când primesc anumite semnale, în timp ce unele celule mature pot reveni la versiunea de celulă stem, fenomen cunoscut şi sub numele de pluripotenţă indusă), ambele derivate din linii de celule stem umane aprobate de FDA, autoritatea de reglementare în domeniul alimentelor şi medicamentelor din Statele Unite.
Noutatea, anunţată de cercetători într-un articol publicat în 26 august în Stem Cell Reports, constă în faptul că procedeul folosit reduce considerabil - sau chiar ar putea elimina total - nevoia folosirii celulelor stem embrionare umane.
„Celulele stem se pot transforma în orice tip de celulă, în funcţie de anumite condiţii ale mediului în care se află, sau prin „manipulare“ în laborator. Provocarea a fost să reuşim să determinăm condiţiile precise prin care să influenţăm transformarea unei celule stem într-o versiune funcţională a tipului de celulă dorită“, a explicat prof. Lian.
„Dacă reuşim să transformăm celulele stem în celule pancreatice de tip beta pe care să le transferăm înapoi la pacient, atunci am putea vindeca diabetul. Oamenii de ştiinţă se chinuie să rezolve această problemă de peste 20 de ani, iar noi am realizat de curând că trebuie să ne schimbăm perspectiva de abordare“, a completat cercetătorul.
Metodele abordate până acum presupun folosirea unor factori de creştere, sau grupuri de proteine, pentru manipularea celulelelor stem şi transformarea lor în alte tipuri de celule. Factorii de creştere sunt, însă, costisitori şi instabili.
În loc să folosească factori de creşteri, echipa condusă de prof. Lian a început să folosească un moderator molecular complet nou, care poate identifica celulele stem la stadiul de mezoderm sau endoderm, diferite stadii de dezvoltare în procesul de maturizare al celulei.
„Aceste molecule mici, ne costă mult mai puţin să le obţinem, sunt mult mai stabile decât factorii de creştere şi ne permit să imităm efectele produse de factorii de creştere ca să obţinem transformarea celulelor stem îtr-un stadiu celular intermediar“, a menţionat prof. Lian.
Moleculele mici conţin un compus chimic numit CHIR99021 (CHIR), care activează calea de semnal Wnt şi direcţionează celula către unul dintre stadiile intermediare.
Când Wnt este activat complet, celula devine mezoderm şi, în final, o celulă cardiacă matură.
Folosind o doză mai mică de CHIR, care activează parţial calea Wnt, se obţine o celulă la stadiul endoderm, care poate fi manipulată într-o celulă pancreatică beta matură sau într-o celulă hepatică.
Echipa de cercetători a dozat celulele stem cu concentraţii crescânde de CHIR. Ei au observat că o concentraţie foarte mică de CHIR nu este suficientă ca să inducă transformarea celulei, în timp ce o concentraţie prea mare omoară celula cu totul.
La a doua şi a treia cea mai mică doză, 87% dintre celulele stem s-au dezvoltat în mult-doritele celule endoderm, care pot fi manipulate mai departe în celule pancreatice beta.
Cercetătorii au testat apoi cu glucoză celulele beta astfel obţinute şi au observat că acestea produc insulină, ceea ce a demonstrat că sunt celule beta complet funcţionale.
Ca să rezolve şi problema iniţială, adică să oprească organismul uman să mai distrugă şi celulele beta prefabricate, cercetătorii îşi propun să le acopere cu un polimer biomaterial înainte de transplantare.
Astfel, celulele vor fi protejate şi îşi vor putea îndeplini rolul de a produce insulină în cantităţile necesare organismului.
"Greul a fost realizat, am reuşit să reducem costurile de producţie prin metoda noastră, lucrăm acum la optimizarea modelului pentru a-l putea testa în curând în studii clinice", a mai spus prof. Lian.
