Le persone con diabete hanno un rischio maggiore di fratturare un osso rispetto alla popolazione generale. E se ne rompono uno, ci vuole anche più tempo per guarire. Henry Daniell, Shuying Yang e colleghi della Penn Dental Medicine University of Pennsylvania, nel numero di marzo di Biomateriali, hanno condiviso risultati promettenti di un modello animale in cui un farmaco proteico di origine vegetale accelera la guarigione di una frattura ossea. Il lavoro, che ha utilizzato il fattore di crescita simile all’insulina-proteina 1 (IGF-1), ha dimostrato che un farmaco, facilmente accessibile, somministrato per via orale, coltivato nelle piante di lattuga potrebbe stimolare la crescita delle cellule ossee e promuovere la rigenerazione ossea.
Henry Daniell ha detto:
«È incredibile come una proteina abbia influito sulla guarigione della frattura. L’attuale farmaco per i pazienti diabetici con una frattura richiede iniezioni ripetitive e visite in ospedale e di conseguenza la risposta del paziente è più lenta. Ora dopo aver somministrato il farmaco per via orale una volta il giorno, abbiamo visto che la guarigione era notevolmente accelerata».
Shuying Yang ha aggiunto:
«La cura delle fratture è un problema sanitario importante, specialmente per i pazienti affetti da diabete, tendono ad avere una riduzione della riparazione ossea e un aumento del rischio di frattura, presentando una sfida di trattamento. La somministrazione di questo nuovo IGF-1 umano attraverso il consumo di lattuga è efficace, facile da somministrare e rappresenta un’opzione interessante per i pazienti. Lo studio fornisce una nuova e ideale opzione terapeutica per la frattura in persone con diabete e per altre malattie muscoloscheletriche».
Lo studio ha utilizzato la piattaforma di produzione di farmaci a base vegetale che Henry Daniell ha sviluppato nel corso di molti anni, comporta l’introduzione di una proteina di interesse nelle cellule vegetali, spingendole ad iniziare ad esprimere quel gene nelle loro cellule, producendo infine quella proteina nelle loro foglie che può essere raccolta e utilizzata in una terapia orale. L’obiettivo in questo caso, era un nuovo IGF-1, una proteina importante per la salute delle ossa e dei muscoli. Si sa che i livelli più bassi di IGF-1 nel sangue sono associati ad un aumento del rischio di rottura di un osso.
I ricercatori da un lavoro precedente incentrato sulla distrofia muscolare condotto con l’ex membro della facoltà di medicina dentale della Penn, Elizabeth Barton, ora all’Università della Florida, credevano che una particolare forma di IGF, un precursore della proteina che include un componente separato noto come e-peptide, avrebbe probabilmente stimolato la migliore rigenerazione dell’IGF-1 maturo privo di peptide. L’attuale IGF1 utilizzato nella clinica non solo manca dell’e-peptide, ma è anche glicosilato, una forma meno attiva.
Il team ha utilizzato metodi che Henry Daniell ha perfezionato per esprimere in modo efficace la versione umana dell’IGF-1 nelle foglie di piante e rimuovere il gene di resistenza agli antibiotici utilizzato per selezionare le piante che coltivano la proteina bersaglio, passi fondamentali per preparare una terapia per l’uso clinico. Hanno accoppiato la proteina del precursore IGF-1 con un’altra proteina, la CTB, che aiuta a trasportare le proteine fuse dal tratto digestivo nel flusso sanguigno.
I ricercatori dopo aver coltivato le lattughe transgeniche, congelato e polverizzato le foglie, hanno confermato che il prodotto è rimasto stabile per quasi tre anni.
Henry Daniell ha detto:
«Fondamentale per tutti questi progetti è che vogliamo rendere la consegna di questo farmaco conveniente, confortevole e possibile da produrre a casa».
I ricercatori sia nelle cellule umane sia in quelle dei topi, hanno dimostrato che il farmaco derivato dalla pianta ha causato la crescita e la differenziazione di diversi tipi di cellule, tra cui cellule di tessuto orale e osteoblasti, o cellule di costruzione ossea, o la divisione per formare una varietà di cellule di diversi tipi.
I ricercatori passando alla fase successiva per studiare l’attività del farmaco in modelli animali, hanno inizialmente dimostrato che l’alimentazione dei topi con il prodotto a base vegetale ha causato un aumento dei livelli di IGF-1. Infine, in un modello di topo diabetico, hanno scoperto che l’alimentazione ha migliorato il volume, la densità e l’area ossea, segni di un processo di guarigione più robusto.
Henry Daniell in conclusione ha detto:
«Speriamo di trovare dei partner per portare avanti questo lavoro, perché ci sono molte persone con il diabete che potrebbero trarre beneficio da una terapia come questa».
I ricercatori nei lavori futuri sperano di continuare a sviluppare l’IGF-1 destinato alla coltivazione delle piante per introdurlo nelle strutture cliniche, non solo per la guarigione delle fratture ossee, ma anche per altri problemi muscoloscheletrici, tra cui l’osteoporosi e la rigenerazione ossea a seguito del cancro.
