Inovação do diabetes: células produtoras de insulina formadas usando drogas contra a malária

Diabetes afeta atualmente 29 milhões de americanos. Por décadas, os pesquisadores vêm tentando substituir as células de insulina do pâncreas que são destruídas pela doença. Pesquisas inovadoras podem ter encontrado uma maneira de transformar geneticamente as células alfa em células beta produtoras de insulina.

Diabetes classifica como a sétima principal causa de morte nos Estados Unidos, de acordo com os Centros de Controle e Prevenção de Doenças (CDC).

O CDC informa que 29 milhões de americanos vivem atualmente com a doença e outros 86 milhões têm pré-diabetes.

A diabetes tipo 1 é caracterizada pela incapacidade do pâncreas de produzir insulina. Mais especificamente, o sistema imunológico do corpo deixa de reconhecer as células beta normalmente responsáveis ​​pela produção de insulina. Em vez disso, ele os ataca e os destrói.

Sem a insulina – que normalmente “diz” ao corpo para começar a reduzir os níveis de glicose – o açúcar no sangue não pode entrar nas células, onde normalmente é transformado em energia. Como resultado, a glicose fica presa na corrente sanguínea, levando ao diabetes.

Por décadas, os cientistas vêm tentando encontrar uma maneira de substituir essas células beta – às vezes chamadas de ilhotas porque estão localizadas em uma área endócrina do pâncreas conhecida como ilhotas de Langerhans.

Pesquisadores tentaram substituir as células beta destruídas por novas usando células-tronco e células adultas. Embora os resultados pareçam encorajadores, eles ainda não tiveram sucesso.

Agora, pesquisadores do Centro de Pesquisa de Medicina Molecular da CeMM na Áustria parecem ter encontrado o elo perdido, dando esperança de uma cura para o diabetes tipo 1.

O papel das células alfa e beta

Uma equipe de pesquisadores – liderada por Stefan Kubicek, líder do grupo na CeMM – examinou o papel de uma variedade de drogas aprovadas na transformação de células alfa e beta. Suas descobertas foram publicadas na revista

Além das células beta, as células alfa e três outros tipos de células formam as ilhotas de Langerhans no pâncreas, onde são responsáveis ​​pela regulação dos níveis de açúcar no sangue.

Enquanto as células beta ajudam a sinalizar uma redução no açúcar no sangue, as células alfa fazem o oposto, produzindo glucagon. No entanto, as células alfa são flexíveis: elas podem se transformar em células beta.

Em casos de extrema depleção de células beta, células alfa foram mostrados para se transformar em células beta produtoras de insulina, com a ajuda de um regulador epigenético conhecido como Arx.

As células endócrinas precisam de reguladores para manter sua identidade. Por exemplo, estudos recentes mostraram que depois que as células endócrinas se diferenciaram, para que as células beta mantivessem sua identidade, o regulador epigenético da célula alfa Arx precisa ser ativamente reprimido.

“Arx regula muitos genes que são cruciais para a funcionalidade de uma célula alfa”, diz Kubicek. “O trabalho precedente de nosso colaborador, equipe de Patrick Collombat mostrou que um nocaute genético de Arx leva a uma transformação de células alfa em células beta.”

Então, nesse ponto, os pesquisadores sabiam que precisavam de Arx para transformar as células, mas não sabiam se havia outros fatores no organismo humano que influenciavam o processo.

Para investigar isso, Kubicek e sua equipe projetaram linhas celulares alfa e beta e as isolaram de seu ambiente. Eles analisaram as células e demonstraram que a privação de Arx é suficiente para dar à célula sua identidade beta, e nenhum outro fator do corpo humano é necessário.

A droga contra a malária transforma as células alfa em células produtoras de insulina

Agora, os cientistas foram capazes de testar os efeitos de uma ampla gama de drogas aprovadas em células alfa cultivadas usando um ensaio totalmente automatizado especialmente projetado.

Os pesquisadores descobriram que as artemisininas – um grupo de drogas comumente usadas para tratar a malária – tiveram o mesmo efeito que uma perda de Arx.

Em outras palavras, as artemisininas transformaram as células alfa pancreáticas em células funcionais beta produtoras de insulina.

“Com nosso estudo, poderíamos mostrar que as artemisininas mudam o programa epigenético das células alfa produtoras de glucagon e induzem profundas alterações de sua função bioquímica”, explica Kubicek.

A maneira como isso acontece é através da ativação de receptores GABA.

O efeito do GABA em roedores e humanos

O GABA é um dos principais neurotransmissores produzidos pelas células beta das ilhotas. Funciona como um transmissor dentro das células das ilhotas, onde regula a secreção e a função do ilhéu.

As artemisininas remodela as células alfa por ligação a uma proteína chamada gefirina. Esta proteína ativa os receptores GABA, que são como chaves centrais da sinalização celular. No final de uma cadeia mais longa de reações bioquímicas, o GABA desencadeia a produção de insulina.

O estudo de Kubicek confirma estudos anteriores em camundongos que mostraram que o GABA ajuda a transformar células alfa em células beta. Um desses estudos é liderado por Patrick Collombat e é publicado na mesma edição do.

Os efeitos benéficos das artemisininas foram mostrados não apenas em experimentos isolados de linhagem celular, mas também em organismos modelo. Kubicek e sua equipe mostraram que a droga contra a malária aumentava a massa das células beta e melhorava a homeostase em peixes-zebra, ratos e camundongos.

É muito provável que o mesmo efeito aconteça em humanos, dizem os autores, porque os alvos moleculares das artemisininas em peixes, roedores e humanos são muito semelhantes.

“Obviamente, o efeito de longo prazo das artemisininas precisa ser testado. Especialmente a capacidade regenerativa das células alfa humanas ainda é desconhecida. Além disso, as novas células beta devem ser protegidas do sistema imunológico. Mas estamos confiantes de que a descoberta de artemisininas e seu modo de ação pode formar a base para uma terapia completamente nova de diabetes tipo 1. “

Dr. Stefan Kubicek

Leia sobre como o diabetes e a obesidade podem ser prevenidos com uma nova proteína.