Insulina da una tossina: la lumaca di mare ha un veleno tutto particolare

L’insulina è un ormone prodotto dal pancreas per consentire all’organismo di utilizzare zucchero o glucosio dai carboidrati dagli alimenti per produrre energia o immagazzinarli per un uso futuro. L’insulina aiuta a controllare i livelli di zucchero nel corpo, evitando che diventi troppo alta (iperglicemia) o troppo bassa (ipoglicemia). L’insulina è responsabile per consentire al glucosio nel sangue di entrare nelle cellule, dando loro l’energia per funzionare. Quando c’è una mancanza di insulina sufficiente, il glucosio rimane nel sangue, portando allo sviluppo del diabete. Esistono tre tipi di diabete: diabete di tipo 1, di tipo 2 e gestazionale. Nel diabete di tipo 1, che è una malattia autoimmune, il sistema immunitario attacca il pancreas, causando danni e il pancreas non può produrre insulina. Di conseguenza, il paziente deve iniettare insulina sintetica. Il diabete di tipo 2, o il diabete non insulino-dipendente, si verifica quando il pancreas può produrre insulina, ma non è sufficiente o c’è insulino-resistenza, in cui le cellule non rispondono all’ormone. Nel frattempo, il diabete gestazionale si verifica durante la gravidanza.

Il diabete è un problema di salute globale che colpisce milioni di persone. Nel 2014 c’erano 422 milioni di diabetici, rispetto ai 108 milioni del 1989. La condizione può essere trattata con dieta, attività fisica, medicinali come iniezioni di insulina sintetica e screening regolare. Ora, quasi un secolo dopo la scoperta dell’insulina, un team di ricercatori ha sviluppato la versione dell’ormone più piccola e perfettamente funzionante al mondo usando il veleno di lumaca di mare. I ricercatori degli Stati Uniti e dell’Australia riferiscono di aver prodotto un nuovo tipo di insulina, che combina la potenza dell’insulina umana e il potenziale ad azione rapida dell’insulina velenosa prodotta dalle lumache coniche predatrici. L’insulina sviluppata potrebbe essere utilizzata per creare un trattamento del diabete più sicuro ed efficace. Le lumache di cono si trovano in genere nelle acque tropicali di tutto il mondo. Le specie più grandi, come il Conus geographus, rilasciano veleno contenente insulina ad azione rapida. La puntura di alcune delle specie più grandi di lumache a cono tropicale può essere grave, a volte persino fatale per l’uomo.

Una lumaca a cono, proprio come le altre lumache, è lenta, ma con un attacco rapido e potente. La creatura predatrice può rilevare altre specie che nuotano, dispiegando una forte proboscide o una sporgenza simile ad un ago dalla sua bocca. Preda di piccoli pesci che vivono sul fondo e, una volta morsi, subiranno significative cadute di zucchero nel sangue, paralizzandoli temporaneamente. La lumaca spara quindi un dente simile ad un arpione nella sua preda e lo ingoia intero. Mentre le lumache a cono strisciano attraverso le barriere coralline, sono costantemente in cerca di prede. Alcune di queste specie da caccia, come il Conus geographus, rilasciano pennacchi di veleno che contengono una forma unica di insulina nell’acqua circostante. L’insulina fa precipitare i livelli di glucosio nel sangue dei pesci, paralizzandoli temporaneamente. Mentre il pesce vacilla, la lumaca emerge dal suo guscio per inghiottire l’intera vittima stordita. In ricerche precedenti, il team ha scoperto che questa insulina velenosa aveva molti tratti biochimici in comune con l’insulina umana. Inoltre, sembra funzionare più velocemente dell’insulina ad azione più rapida attualmente disponibile.

Nello studio pubblicato sulla rivista Nature Structural and Molecular Biology, il team ha scoperto che il veleno della lumaca a cono aveva molti tratti biochimici in comune con l’insulina umana. Inoltre, funziona più velocemente dell’insulina umana ad azione più rapida disponibile oggi. L’insulina umana può richiedere fino a mezz’ora per influenzare i livelli di glucosio nel sangue, mentre l’insulina velenosa agisce all’istante. Il team ha studiato l’insulina velenosa, nella speranza che possa essere utilizzata nell’uomo. Hanno rivelato che è meno potente dell’insulina umana, concludendo che il veleno da solo non può sostituire l’insulina sintetica utilizzata oggi. Per risolvere il problema, il team ha utilizzato la biologia strutturale e le tecniche di chimica farmaceutica per isolare quattro aminoacidi che aiutano l’insulina della lumaca di mare a legarsi al recettore dell’insulina. Hanno generato una versione troncata di una molecola di insulina umana senza la regione responsabile dell’aggregazione. Il team ha sintetizzato una versione combinata di insulina con alcune delle proprietà ad azione rapida della molecola di veleno e la potenza dell’insulina umana. Hanno testato la nuova insulina sui topi, dove hanno scoperto che la nuova insulina funzionava proprio come la vera insulina umana, ma più velocemente.

Gli scienziati la chiamano “mini-insulina”. Sebbene i risultati dello studio siano promettenti, non sarà ancora pronta per l’uso umano. Sono necessari ulteriori studi per stabilire l’efficacia e la sicurezza della nuova insulina. Il dottor Danny Hung-Chieh Chou, assistente professore di biochimica e uno degli autori dello studio, ha dichiarato: “La mini-insulina ha un enorme potenziale. Con poche sostituzioni strategiche, abbiamo generato una struttura molecolare potente e ad azione rapida che è il l’insulina più piccola e completamente attiva fino ad oggi. Dato che è così piccola, dovrebbe essere facile da sintetizzare, rendendola la prima candidata per lo sviluppo di una nuova generazione di terapie insuliniche. Ora possiamo creare una versione ibrida dell’insulina che funziona negli esseri umani e che sembra avere anche molti degli attributi positivi dell’insulina di lumaca di cono. Questo è un importante passo avanti nella nostra ricerca per rendere il trattamento del diabete più sicuro ed efficace”.

  • A cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica.

Pubblicazioni scientifiche

Xiong X et al., Chou D. Nat Struct Mol Biol 2020 Jun 1.

Ahorukomeye P et al. Elife. 2019 Feb 12; 8:e41574. 

Xiong X et al. Chem Sci. 2019 Nov 5; 11(1):195-200.

Menting JG et al. Nat Struct Mol Biol 2016; 23(10):916.

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Informazioni su Dott. Gianfrancesco Cormaci 2449 Articoli
- Laurea in Medicina e Chirurgia nel 1998 (MD Degree in 1998) - Specialista in Biochimica Clinica nel 2002 (Clinical Biochemistry specialty in 2002) - Dottorato in Neurobiologia nel 2006 (Neurobiology PhD in 2006) - Ha soggiornato negli Stati Uniti, Baltimora (MD) come ricercatore alle dipendenze del National Institute on Drug Abuse (NIDA/NIH) e poi alla Johns Hopkins University, dal 2004 al 2008. - Dal 2009 si occupa di Medicina personalizzata. - Detentore di un brevetto sulla preparazione di prodotti gluten-free a partire da regolare farina di frumento immunologicamente neutralizzata (owner of a patent concerning the production of bakery gluten-free products, starting from regular wheat flour). - Responsabile del reparto Ricerca e Sviluppo per la società CoFood s.r.l. (leader of the R&D for the partnership CoFood s.r.l.) - Autore di un libro riguardante la salute e l'alimentazione, con approfondimenti su come questa condizioni tutti i sistemi corporei. - Autore di articoli su informazione medica, salute e benessere sui siti web salutesicilia.com e medicomunicare.it
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