Recent nanotechnological approaches for immunotherapy in type 1 diabetes

Abstract

A diabetes tipo 1, também conhecida como diabetes autoimune ou diabetes insulinodependente, é uma doença crónica que afeta maioritariamente crianças e jovens. Esta patologia é marcada por uma destruição maciça das células produtoras de insulina, as células beta. Trata-se de uma doença heterogénea, em que está envolvido um mecanismo de destruição mediado pelas células T, devido a uma perda de imunotolerância, que conduz à não produção de insulina e, consequentemente, a elevados níveis de açúcar no sangue. Se a hiperglicemia não for adequadamente controlada a longo prazo, podem surgir complicações graves em vários órgãos. Atualmente, esta doença metabólica não tem cura. A utilização de injeções ou bombas de insulina para controlo dos sintomas são os únicos tratamentos disponíveis. No entanto, mesmo quando essas estratégias são rigorosamente seguidas, os doentes continuam a desenvolver complicações e a viver com menor qualidade de vida face ao esperado. Com o intuito de ultrapassar essas limitações, foram desenvolvidas novas terapias com foco na prevenção e tratamento da doença. Entre elas, a imunoterapia é a que tem ganho particular destaque. O recurso à modulação e reprogramação da resposta imune que se encontra exacerbada melhora os níveis de insulina em resposta à hiperglicemia e atrasa o aparecimento da doença. Alguns exemplos são as terapias antigénio-específicas, comumente designadas de imunoterapias antigénio-específicas, que incluem as vacinas tolerogénicas. Através da combinação da imunoterapia com a nanotecnologia, observou-se um aumento significativo na eficácia destas vacinas. A presença de nanopartículas para a entrega de imunomoduladores, insulina ou vacinas modificadas para células imunes endógenas conferiu vantagens, nomeadamente um restabelecimento parcial da imunotolerância anteriormente perdida, por anergia e/ou deleção de células T diabetogénicas, e diferenciação e/ou expansão de células T reguladoras, levando assim a uma melhoria no desequilíbrio observado entre essas células T. Embora sejam necessários esforços para aprimorar as terapias já existentes ou desenvolver novas abordagens, é inegável que é na nanotecnologia que reside o futuro da prevenção e tratamento da diabetes tipo 1.

Type 1 diabetes, also known as autoimmune diabetes or insulin-dependent diabetes, is a chronic disease that mostly affects children and young people. This pathology is marked by a massive destruction of insulin-producing cells, the beta cells. It is a heterogeneous disease, in which a mechanism of destruction mediated by T cells is involved, due to a loss of immunotolerance, which leads to the non-production of insulin and, consequently, to high blood sugar levels. If hyperglycemia is not properly managed over the long term, serious complications can arise in multiple organs. Currently, this metabolic disease has no cure. The use of insulin injections or pumps to control the symptoms are the only treatments available. However, even when these treatments are strictly followed, patients continue to develop complications and live with a lower quality of life than expected. To overcome these limitations, novel therapies have been developed focusing on disease prevention and treatment. Among them, immunotherapy has gained prominence. The use of modulation and reprogramming of the exacerbated immune response improves insulin levels in response to hyperglycemia and delays the onset of the disease. Some examples are antigen specific therapies, commonly referred to as antigen-specific immunotherapies, which include tolerogenic vaccines. Through the combination of immunotherapy with nanotechnology, a significant increase in the effectiveness of these vaccines was observed. The presence of nanoparticles for the delivery of immunomodulators, insulin, or engineered vaccines to endogenous immune cells conferred advantages namely a partially restoration of the immunotolerance previously lost, by anergy and/or deletion of diabetogenic T cells and differentiation and/or expansion of regulatory T cells, thus leading to an improvement in the observed imbalance between these T cells. While efforts are needed to improve existing therapies or to develop novel approaches, it is undeniably that the future of type 1 diabetes prevention and treatment lies in nanotechnology.