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Una mappa della metropolitana per il diabete. Il nuovo approccio trans-omico

 

Image by Shinya Kuroda CC-BY-ND.

Concentrazioni elevate o basse di insulina attivano differenti percorsi di segnalazione cellulare, secondo un nuovo metodo scientifico che combina dati provenienti da più database ed esperimenti di laboratorio su larga scala. 

Questo tipo di approccio nella ricerca può aiutare a svelare metodiche migliori per comprendere le cause e le potenziali terapie per il diabete di tipo 2.

Gli scienziati hanno già metodi per comprendere tutti i geni (genomica), proteine ??(proteomica) o metaboliti (metabolomica) all'interno di una cellula, ma non tutti questi diversi tipi di molecole allo stesso tempo. I ricercatori dell'Università di Tokyo stanno sperimentando il nuovo approccio trans-omico che combina tutti questi campi precedentemente individuali - i diversi "omics" - per comprendere le interazioni tra le molecole all'interno delle cellule in un modo completo e molto dettagliato.

"I nostri risultati sembrano quasi una mappa della metropolitana: ogni molecola che l'insulina influenza, direttamente o indirettamente, è come una stazione, ma una mappa non è molto utile se non si conosce la rotta. Il nostro metodo combina le informazioni del database con nuovi dati sperimentali, mostra come le diverse stazioni, o molecole, si connettono dopo aver ricevuto il segnale dell'insulina ", afferma il professor Shinya Kuroda.

Il professor Shinya Kuroda è stato pioniere degli approcci trans-omici da quando il campo ha iniziato ad emergere intorno al 2013. Il ricercatore del progetto Kentaro Kawata è il primo autore del recente lavoro e ha completato la ricerca come parte dei suoi studi di dottorato.

Kuroda e il suo team sono interessati a come le cellule inviano segnali per controllare i loro processi interni, in particolare come questi segnali cambiano nel corso della giornata. L'insulina è una molecola altamente dinamica e l'ormone che aiuta a controllare il modo in cui il corpo trasforma lo zucchero dal cibo in energia. La regolazione impropria dell'insulina porta al diabete.

"Il diabete di tipo 2 è una malattia complessa, ma può essere semplicemente inteso come una compromissione del pattern temporale della risposta del corpo all'insulina", spiega Kawata.

Il team di ricerca ha scoperto che alte e basse concentrazioni di insulina attivano geni diversi e processi metabolici. Le cellule rispondono non solo alla presenza o all'assenza di insulina, ma possono interpretare e rispondere in modo diverso a concentrazioni variabili di insulina per controllare processi biologici distinti.

Il team di ricerca sta conducendo esperimenti per verificare se i risultati che hanno trovato dalla loro analisi dei dati trans-omici possano essere confermati da studi con topi vivi. La comprensione dettagliata delle dinamiche di come e quando l'insulina attiva così tante altre molecole all'interno delle cellule può rendere possibile la progettazione di regimi di insulina più efficaci per le persone con diabete.

"Una volta mappata la rete su larga scala, possiamo identificare potenziali bersagli farmacologici", conclude Kuroda.

Kawata K, Hatano A, Yugi K, Kubota H, Sano T, Fujii M, Tomizawa Y, Kokaji T, Tanaka KY, Uda S, Suzuki Y, Matsumoto M, Nakayama KI, Kaori Saitoh K, Kato K, Ueno A, Ohishi M, Hirayama A, Soga T e Kuroda S. 11 settembre 2018. L'analisi trans-omica rivela risposte selettive all'insulina indotta e basale attraverso le reti di segnalazione, trascrizionali e metaboliche. iScience . 10.1016 / j.isci.2018.07.022

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