La combinazione di un nuovo materiale idrogel con una proteina che stimola la crescita dei vasi sanguigni potrebbe migliorare il tasso di successo per il trapianto di cellule pancreatiche che producono insulina in persone con diabete di tipo 1. In un modello animale, la tecnica ha migliorato il tasso di sopravvivenza delle cellule trapiantate che producono insulina, ripristinando la produzione di insulina in risposta ai livelli di glucosio nel sangue e cura di questi animali diabetici.
La tecnologia potrebbe anche aiutare i pazienti che devono avere il loro pancreas rimosso a causa di una grave pancreatite, una malattia infiammatoria. Utilizzando la combinazione di materiali e di proteine, i ricercatori hanno valutato più sedi per impiantare le isole pancreatiche in gruppi di cellule, per la prima volta è stato fatto un tale confronto diretto sui siti di trapianto.
“Abbiamo progettato un materiale che può essere utilizzato per trapiantare isolotti e promuovere la vascolarizzazione e sopravvivenza delle isole per migliorare la loro funzione”, ha detto Andrés García, professore nella Scuola Woodruff di Ingegneria Meccanica presso la Georgia Institute of Technology. “Siamo molto entusiasti di questa tecnica perché potrebbe avere benefici immediati sul paziente se avrà successo negli esseri umani.”
La ricerca, sostenuta dalla Juvenile Diabetes Research Foundation e il National Institutes of Health, è stata segnalata il 2 giugno nella rivista Science Advances.
Il diabete di tipo 1 colpisce milioni di persone
Circa 1,25 milioni di americani hanno il diabete di tipo 1, noto anche come diabete giovanile, una malattia caratterizzata dall’incapacità del corpo di produrre insulina. Per controllare la malattia, i pazienti devono spesso testare i loro livelli di glucosio e iniettare insulina per mantenere il giusto equilibrio. Ma alcuni pazienti soffrono di episodi ipoglicemici che li mettono in pericolo di vita, e la malattia ha altri gravi conseguenze per la salute.
Utilizzando le cellule da cadaveri, i medici trapiantano isole pancreatiche negli esseri umani da decenni, ma ben il 60 per cento delle isole trapiantate muoiono immediatamente perché sono tagliati fuori dal loro apporto di sangue e vengono uccise da una risposta immunitaria a causa di iniezione diretta nel flusso sanguigno, e quelle che sopravvivono dopo il trapianto di solito muoiono entro alcuni mesi. Nei test fatti finora, gli isolotti sono stati inseriti nel sistema vascolare del fegato, che ha notevole apporto di sangue – ma potrebbe non essere la location ideale a causa dell’ambiente immunitario ostile.
Ingegneria una nuova soluzione
Per progettare un nuovo approccio nel trapianto delle cellule hanno sviluppato un nuovo materiale idrogel polimerico degradabile utilizzato per distribuire le celle in cui sono iniettate nel corpo. E hanno incorporato nel gel una proteina nota come fattore di crescita vascolare endoteliale (VEGF), che favorisce la crescita di vasi sanguigni nelle cellule trapiantate.
“Le isole trapiantate hanno bisogno di molta ossigenazione e una connessione al sistema circolatorio del corpo per percepire i livelli di glucosio e trasportare l’insulina”, ha osservato García. “Oltre a proteggere gli isolotti, il nostro materiale ingegnerizzato promuove la formazione di nuovi vasi sanguigni per nutrire le cellule”.
Valutare la Tecnica
Il cuscinetto adiposo addominale si è rivelato fornire la posizione ottimale di trapianto. Negli esseri umani, la struttura equivalente è chiamata omento, una regione ricca di vasi sanguigni che altri ricercatori stanno valutando come posizione trapianto di isole. Se la tecnica essere utilizzata nell’uomo, le cellule potrebbero essere messi lì laparoscopia in una procedura minimamente invasiva. L’idrogel verrebbe iniettato in forma liquida e sarebbe polimerizzato nel sito di trapianto, creando un gel flessibile che conformarsi alla struttura corporea per migliorare sia le connessioni vascolari che l’integrazione tissutale.
Cosa c’è dopo?
Come passo successivo, García e Weaver vorrebbero studiare la tecnica in animali più grandi. Dopo di che, gli studi clinici umani sarebbero necessarie per dimostrare se la combinazione di materiale idrogel e proteine beneficerà pazienti con diabete di tipo 1. In ultima analisi, i ricercatori sperano che le staminali potrebbero fornire una fonte di isolotti per essere trapiantate senza la necessità di isolotti da donatore cadavere e la immuno soppressione del sistema immunitario.
Weaver, già ricercatore presso il Diabetes Research Institute del Professor Camillo Ricordi, prima di entrare in Georgia Tech, ha detto che era sorpreso di come la nuova tecnologia ha funzionato. L’imaging fornisce una chiara visione del sistema vascolare crescente che circonda i ciuffi insulari.
“E ‘stato così bello vedere il sistema vascolare. Non mi aspettavo di vedere una così perfetta crescita dei vasi sanguigni negli isolotti.”
In Italia il trapianto di Isole si fa all’Ospedale San Raffaele di Milano e Niguarda sempre di Milano.