Îmbrăcarea celulelor în „mantiile de invizibilitate” ar putea oferi o nouă metodă de tratament pentru diabet
Cercetătorii de la Penn State sugerează că îmbrăcarea celulelor în „mantiile de invizibilitate” ar putea să ofere o cale de tratament mai simplă și mai puțin dăunătoare pentru persoanele cu diabet care urmează terapie celulară.
Terapia celulară utilizează celule selectate special pentru a combate infecțiile sau pentru a activa reacții chimice în organism, cum ar fi stimularea producției de celule sănătoase care produc insulină pentru a controla nivelul de zahăr din sânge, fără a necesita injecții zilnice. Totuși, multe dintre abordările existente obligă pacienții să ia constant medicamente care le slăbesc sistemul imunitar, ceea ce poate duce la un risc crescut de infecții și alte probleme grave de sănătate.
Noua metodă, publicată pe 14 august în Nature Biomedical Engineering, implică fabricarea unei „manti de invizibilitate” pentru celule dintr-un material gelatinos cunoscut sub numele de hidrogel. Oamenii de știință au raportat că acest strat subțire de hidrogel, numit zona pellucida biomimetica (BZP), ascunde eficient celulele terapeutice de sistemul imunitar al organismului, reducând în același timp nivelul de zahăr din sânge la un grup de șoareci diabetici timp de 100 de zile, mult mai mult decât terapiile celulare tradiționale pentru diabet.
În terapia celulară, medicii calibreză cu atenție celulele donatoare care urmează să fie introduse în sistemul imunitar al organismului printr-un proces numit transplantare, care implică injectarea unui amestec de celule și soluții lichide. Yong Wang a declarat că terapiile celulare au fost aprobate de Food and Drug Administration (FDA) pentru tratarea anumitor boli, inclusiv unele tipuri de cancer. Totuși, terapia celulară pentru tratarea diabetului este relativ nouă, prima astfel de intervenție fiind aprobată de FDA în 2023.
„Clustere specifice de celule, cunoscute sub numele de insule, pot elibera insulină care susține zahărul în organismul pacienților cu diabet”, a spus Wang. „Cu toate acestea, aceste insule donatoare sunt vizate și atacate de sistemul imunitar al pacientului. Opțiunile de tratament existente necesită ca pacienții să ia constant imunodepresive pentru a stopa această reacție, ceea ce poate duce la efecte secundare semnificative, inclusiv cancer.”
Pentru a rezolva această problemă, echipa a creat BZP pentru a imita un înveliș natural găsit pe exteriorul celulelor ovariene umane, cunoscut sub numele de zona pellucida. Acoperirea insulelor donatoare cu BZP ascunde aceste celule străine de sistemul imunitar al organismului. Învelișul este permeabil, ceea ce înseamnă că, deși celulele sunt protejate de sistemul imunitar, ele pot în continuare să elibereze molecule terapeutice, cum ar fi insulina, în organism, facilitând astfel o terapie celulară care nu necesită imunodepresive.
Kyungsene Lee, primul autor al lucrării și postdoctorand la Harvard Medical School, care a obținut doctoratul în inginerie biomedicală de la Penn State, a menționat că, deși encapsularea celulară folosind hidrogel a fost studiată timp de mulți ani, niciun studiu anterior nu a recreat structura ultrafină și procesul de întărire al zonei pellucida pentru a forma o manta de invizibilitate pentru celulele terapeutice.
„Corpul nostru este uimitor – imită un înveliș natural, ultrafin, format din proteine pe celulele ovariene, putem întări și acoperi celulele pentru transplant terapeutic”, a spus Lee.
Metoda cu manta nu a funcționat imediat, a explicat Wang. Au fost necesari opt ani de dezvoltare constantă pentru a crea un strat de hidrogel de doar 20 de micrometri grosime – mult mai subțire decât un fir de păr uman – care să se așeze eficient împotriva marginii curbate a celulelor sau grupurilor de celule fără a le afecta funcționalitatea. După ce și-au asigurat că abordarea lor era compatibilă cu materialele vii, echipa a acoperit insulele și le-a transplantat într-un grup de șoareci diabetici, monitorizându-le nivelul de zahăr din sânge timp de 100 de zile.
Comparativ cu șoarecii diabetici netratați și cu cei tratați cu insule neacoperite, șoarecii tratați cu insule acoperite cu BZP și-au restabilit nivelul de zahăr din sânge la valori sănătoase în decurs de o săptămână – iar majoritatea dintre aceștia au rămas fără diabet timp de peste 100 de zile fără a necesita imunodepresive în mod constant. Rezultatele au demonstrat o perioadă de eficacitate mult mai lungă decât terapiile celulare neacoperite, care durează de obicei doar o săptămână sau chiar mai puțin fără imunodepresie sistemică, a spus Wang.
Pe viitor, echipa își propune să studieze mai bine abordarea BZP pentru a înțelege durata specifică a rezistenței pe care fiecare transplant de insule ar putea să o ofere. Wang a subliniat că, pe termen lung – după mai multe cercetări, rafinări și eventual studii clinice – această abordare ar putea oferi o platformă promițătoare de terapie celulară comercială pentru a trata nu doar diabetul, ci și o gamă largă de boli și condiții din organism.
„Această tehnică ar putea fi utilă în imunoterapie, pregătind celulele să reziste bolilor cronice, sau în medicina regenerativă, stimulând creșterea celulară pentru a regenera țesuturi în organe deteriorate sau pierdute”, a explicat Wang. „Pe scurt, BZP ar putea fi extrem de util în diverse aplicații din domeniul ingineriei biomedicale.”
