Agosto 26, 2020
L’obesità è la causa principale del diabete di tipo 2 e delle malattie croniche correlate che insieme uccideranno più persone in tutto il mondo quest’anno rispetto al coronavirus Covid-19. Gli scienziati del Joslin Diabetes Center hanno fornito una prova del concetto per una nuova terapia cellulare contro questa condizione pericolosa.
La potenziale terapia per l’obesità trapianterebbe cellule adipose UMILI (umane simili al marrone), globuli bianchi umani che sono stati geneticamente modificati per diventare simili alle cellule di grasso bruno che generano calore, afferma Yu-Hua Tseng, PhD, un ricercatore senior di Joslin’s Sezione su Fisiologia Integrativa e Metabolismo.
Le cellule di grasso bruno bruciano energia invece di immagazzinarla come fanno i globuli bianchi, afferma Tseng, autore senior di un documento sul lavoro in Science Translational Medicine. Nel processo, il grasso bruno può abbassare livelli eccessivi di glucosio e lipidi nel sangue che sono collegati a malattie metaboliche come il diabete.
Tuttavia, le persone in sovrappeso o obese tendono ad avere meno di questo grasso bruno benefico, una barriera che le cellule UMILI sono progettate per superare, dice Tseng.
Lei ei suoi colleghi hanno creato le cellule da globuli bianchi umani in una fase progenitrice (non ancora completamente sviluppate nella loro forma grassa finale). I ricercatori hanno utilizzato una variante del sistema di modifica del genoma CRISPR-Cas9 per aumentare l’espressione di un gene chiamato UCP1, che innesca lo sviluppo dei progenitori dei globuli bianchi in cellule simili al grasso bruno.
Trapiantate in topi privi di sistema immunitario, le cellule progenitrici UMILI si sono sviluppate in cellule che funzionavano in modo molto simile alle cellule adipose brune dei topi, dice Tseng, che è anche professore di medicina presso la Harvard Medical School.
Il suo team ha confrontato i trapianti di queste cellule con i globuli bianchi originali nei topi sottoposti a una dieta ricca di grassi. I topi a cui sono stati sottoposti i trapianti HUMBLE hanno mostrato una sensibilità molto maggiore all’insulina e la capacità di eliminare il glucosio dal sangue (due fattori chiave che sono compromessi nel diabete di tipo 2).
Inoltre, i topi che hanno ricevuto trapianti HUMBLE assumono meno peso rispetto ai topi con globuli bianchi trapiantati, rimanendo nello stesso intervallo degli animali che hanno ricevuto cellule di grasso bruno.
Forse sorprendentemente, gli scienziati di Joslin hanno dimostrato che questi benefici erano principalmente dovuti ai segnali dalle cellule trapiantate alle cellule di grasso bruno endogene (esistenti) nei topi. “Le cellule in diversi tessuti comunicano tra loro”, dice Tseng. “In questo caso, abbiamo scoperto che le nostre cellule HUMBLE trapiantate secernono una molecola chiamata ossido nitrico, che viene trasportata dai globuli rossi alle cellule brune endogene e attiva quelle cellule”.
Se la tecnica HUMBLE continua a dimostrarsi nella ricerca pre-clinica, potrebbe essere possibile generare questo tipo di cellula per i singoli pazienti, suggerisce Tseng. Una tale procedura rimuoverebbe una piccola quantità di globuli bianchi di un paziente, isolerebbe le cellule progenitrici, modificherà quelle cellule per aumentare l’espressione di UCP1 e quindi restituirebbe le cellule UMILI risultanti al paziente.
Tuttavia, tale approccio personalizzato sarebbe complicato e costoso, quindi il laboratorio Tseng sta perseguendo due percorsi alternativi che potrebbero essere più pratici per l’uso clinico.
Un’alternativa è quella di utilizzare cellule che non sono personalizzate ma sono invece incapsulate tramite biomateriali che proteggono le cellule dal rigetto da parte del sistema immunitario del paziente. (I ricercatori Joslin ei loro collaboratori hanno studiato a lungo tali materiali per i trapianti di cellule per il diabete di tipo 1). L’altra opzione sono le terapie geniche che esprimono direttamente il gene UCP1 nelle cellule progenitrici del grasso bianco nel corpo, in modo che quelle cellule acquisiscano proprietà simili a UMILI. .
Tseng sottolinea che questa ricerca sta andando avanti nonostante la pandemia Covid-19, che mette le persone con diabete a rischio molto più elevato di esiti gravi se sono infette.
“L’impiego di terapie geniche o cellulari per curare l’obesità o il diabete di tipo 2 era fantascienza”, dice. “Ora i progressi scientifici, come le tecnologie di editing genetico CRISPR, ci aiuteranno a migliorare il metabolismo, il peso corporeo, la qualità della vita e la salute generale delle persone con obesità e diabete”.
L’autore principale dell’articolo di Science Translational Medicine è Chih-Hao Wang, PhD. Hanno contribuito anche Morten Lundh di Joslin, Tian Lian Huang, Matthew Lynes, Farnaz Shamsi e Justin Darcy. Altri coautori includono Accalia Fu e Nika Danial del Dana-Farber Cancer Institute; Rókus Kriszt dell’Università Nazionale di Singapore; Luiz Leiria dell’Università di San Paolo; Bennett Greenwood, Niven Narain, Vladimir Tolstikov e Michael Kiebish di BERG; Kyle Smith e Susan Hagen del Beth Israel Deaconess Medical Center; Brice Emanuelli dell’Università di Copenhagen; e Young-Tae Chang della Pohang University of Science and Technology. Il finanziamento principale proveniva dal National Institutes of Health e dal Ministero della Scienza e della Tecnologia di Taiwan.
Fonte:
Materiali forniti da Joslin Diabetes Center.
Riferimenti:
- Chih-Hao Wang, Morten Lundh, Accalia Fu, Rókus Kriszt, Tian Lian Huang, Matthew D. Lynes, Luiz O. Leiria, Farnaz Shamsi, Justin Darcy, Bennett P. Greenwood, Niven R. Narain, Vladimir Tolstikov, Kyle L. Smith, Brice Emanuelli, Young-Tae Chang, Susan Hagen, Nika N. Danial, Michael A. Kiebish, Yu-Hua Tseng. CRISPR-engineered human brown-like adipocytes prevent diet-induced obesity and ameliorate metabolic syndrome in mice. Science Translational Medicine, 2020; 12 (558): eaaz8664 DOI: 10.1126/scitranslmed.aaz8664
Joslin Diabetes Center. “Transplanted brown-fat-like cells hold promise for obesity and diabetes.” ScienceDaily. ScienceDaily, 26 August 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/08/200826141413.htm>.