L’incapsulamento di<strong> cellule beta</strong> derivate da cellule staminali umane in microcapsule fatte con una proteina che respinge le cellule immunitarie chiave ripristinato il metabolismo del glucosio nei topi diabetici e protetto le cellule dagli attacchi del sistema immunitario, prevenendo l’accumulo di tessuto fibrotico infiammatorio che ha compromesso gli esiti di precedenti studi. Una squadra di investigatori del Massachusetts General Hospital (MGH) riporta i risultati del loro studio sull’American Journal of Transplantation. L’attuale studio ha utilizzato cellule beta produttrici di insulina generate da <strong>cellule staminali</strong> pluripotenti umane utilizzando un protocollo sviluppato dagli investigatori dell’Helvard Stem Cell Institute guidato da Douglas Melton, PhD. Uno studio condotto nel 2015 dal direttore del Centro vaccino e immunoterapia Mark Poznansky, MD, PhD, ha descritto come le capsule contenenti CXCL12 proteggessero le cellule beta dell’isoletta ottenute da topi o suini non diabetici dal rigetto del sistema immunitario dopo l’impianto in topi diabetici.
Le isole incapsulate hanno ripristinato il controllo a lungo termine degli zuccheri nel sangue agli animali, e la presenza di CXCL12 ha dimostrato di respingere i linfociti T associati al processo di rigetto mentre attiravano le cellule T regolatorie che possono sopprimere la risposta immunitaria nel sito di trapianto. David Alagpulinsa, PhD del Vaccine and Immunotherapy Centre, ha spiegato: “Quando le isole sono incapsulate in capsule di gel standard, la risposta infiammatoria da corpo estraneo causa una crescita cellulare che “soffoca” le cellule incapsulate, portando al loro fallimento. Mescolando la proteina immuno-repellente CXCL12 nel gel capsula impedisce che questa crescita eccessiva accada, prolungando la sopravvivenza e la funzione delle cellule. A differenza del precedente studio, questo studio utilizza cellule beta umane, e tutti gli elementi sono biocompatibili, che dovrebbero facilitare lo sviluppo di una versione clinica di questo prodotto. Le cellule beta derivate da cellule staminali possono essere generate in quantità illimitate da entrambi gli individui con e senza diabete di tipo 1, e CXCL12 è una proteina che viene normalmente prodotta nelle isole pancreatiche”.
Queste cellule sono state incapsulate con livelli bassi o elevati di CXCL12 prima di essere trapiantati in topi diabetici. La CXCL12/SDF-1 (fattore 1 derivato dallo stroma) è una chemochina espressa in tessuti come timo, milza, cuore, polmone, fegato, cervello, rene e midollo osseo. Nell’età adulta, CXCL12 svolge un ruolo importante nella formazione dei vasi sanguigni, reclutando progenitori endoteliali dal midollo osseo. Durante il periodo di studio, gli animali non hanno ricevuto farmaci immunosoppressivi. Tra i topi trattati con microcapsule a basse dosi di CXCL12, i livelli di zucchero nel sangue sono diventati normali in due giorni, mentre gli animali che hanno ricevuto microcapsule CXCL12 ad alte dosi non hanno raggiunto livelli normali di glucosio per una media di sette giorni. Tuttavia, le microcapsule a basse dosi di CXCL12 sono fallite o hanno subìto rigetto entro il giorno 100 dopo il trapianto, in media, mentre le cellule SC-beta umane in microcapsule CXCL12 ad alte dosi sono sopravvissute e hanno continuato a funzionare completamente fino a 154 giorni dopo il trapianto, quando l’esperimento era terminato.
L’esame delle microcapsule rimosse in quel momento ha trovato cellule SC-beta funzionali e praticamente nessuna <strong>proliferazione cellulare</strong> su capsule contenenti alte dosi di CXCL12. Al contrario, le capsule a basso dosaggio di CXCL12 presentavano una crescita eccessiva significativa e nessuna rimanente cellula SC-beta funzionale; la maggior quantità di crescita eccessiva è stata osservata su capsule che non contenevano CXCL12. Pertanto, alti livelli di CXCL12 hanno supportato la funzione delle cellule beta e protetti sia dalla risposta immunitaria sia dalla risposta del corpo estraneo, in modo significativamente più lungo rispetto alla concentrazione inferiore di CXCL12. I ricercatori stanno continuando gli esperimenti in cellule immunitarie con diversi livelli di CXCL12 o proteine simili. Attraverso il supporto costante della Juvenile Diabetes Research Foundation, stanno attualmente esplorando questo meccanismo e un nuovo approccio terapeutico in grandi modelli animali di diabete genetico.
- A cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica.
Pubblicazioni scientifiche
Deng L et al. Biosci Biotechnol Biochem. 2019 Mar 14:1-5.
Alagpulinsa DA et al. Am J Transplant. 2019 Feb 12.
Alagpulinsa DA et al. Pharmacol Ther. 2019 Jan ;193:63-74.