Ricerca

Le cellule pancreatiche umane ingegnerizzate con il tessuto trattano con successo topi diabetici

Isole pancreatiche vascolarizzate (aree in verde) bioingegnerizzate dai ricercatori e trapiantate in un topo. Le isole bioingegnerizzate – che hanno una rete di vasi sanguigni (mostrata in rosso) e secernono ormoni come l’insulina – vengono mostrate sette giorni dopo il trapianto. Scienziati che riportano dati di ricerca in Cell Reports affermano che il loro obiettivo è quello di tradurre un giorno il processo di bioingegneria utilizzandolo per generare e trapiantare le isole pancreatiche dal topo in pazienti umani con diabete tipo 1. Credito: Cincinnati Children’s

Le isole pancreatiche umane progettate dai ricercatori su tessuto in  laboratorio che sviluppano un sistema circolatorio, secernono ormoni come l’insulina e trattano con successo il diabete di tipo 1 a insorgenza improvvisa nei topi trapiantati.

In uno studio pubblicato da Cell Reports , gli scienziati usano un nuovo processo di bioingegneria che hanno sviluppato chiamato coltura cellulare autocondensante. La tecnologia aiuta a spingere la scienza medica più vicino al giorno in cui si potrà far crescere tessuti di organi umani dalle cellule di una persona per la terapia rigenerativa, affermano ricercatori dello studio del Cincinnati Children’s Hospital Medical Center negli Stati Uniti e Yokohama City University (YCU) in Giappone.
“Questo metodo può servire come principale strategia curativa per il trattamento del diabete di tipo 1, di cui ci sono 79.000 nuove diagnosi all’anno”, ha detto Takanori Takebe, MD, un medico-scienziato presso il Cincinnati Children’s Center for Stem Cell and Organoid Medicine. “Questa è una malattia insidiosa che non scompare mai, quindi sviluppare approcci terapeutici efficaci e possibilmente permanenti aiuterebbe milioni di bambini e adulti in tutto il mondo”.
Takebe, che ha un doppio incarico presso il Dipartimento di Medicina Rigenerativa di YCU, ha sottolineato che la tecnologia necessita di ulteriori ricerche prima di poter essere utilizzata terapeuticamente in  clinica. È il ricercatore congiunto dello studio insieme al collega di YCU, Hideki Taniguchi, MD, PhD.

Uscire dalla via naturale
Gli scienziati hanno testato il loro sistema di elaborazione con cellule di organi umani donati (pancreas, cuore, cervello, ecc.), Con cellule di organi di topo e con cellule staminali pluripotenti indotte (iPS). Riprogrammato dalle cellule adulte di una persona (come le cellule della pelle ), le cellule iPS agiscono come cellule embrionali e possono formare qualsiasi tipo di tessuto nel corpo.
Il processo di ingegneria dei tessuti utilizza anche due tipi di cellule progenitrici dello stadio embrionale, che supportano la formazione del corpo e dei suoi organi specifici. Le cellule progenitrici sono cellule staminali mesenchimali (MSN) e cellule endoteliali vascolari ombelicali umane (HUVEC).
Usando cellule degli organi donate, cellule di topo o cellule iPS, i ricercatori hanno combinato questi con le MSN, HUVEC e altri materiali genetici e biochimici che indicano la formazione di isole pancreatiche. In condizioni che sono in grado di nutrire  le cellule, gli ingredienti si condensano e si autoorganizzano in isole pancreatiche.
Dopo che le isole create con ingegneria tissutale sono state trapiantate in modelli di topo umanizzati con una forma grave diabete di tipo 1, hanno risolto la malattia degli animali, riportano i ricercatori. Sfida al sangue
Le isole pancreatiche umane possono già essere trapiantate in pazienti diabetici per il trattamento. Sfortunatamente, il tasso di successo dell’innesto è relativamente basso perché i tessuti perdono la vascolarizzazione e l’afflusso di sangue mentre le isole vengono lavorate prima del trapianto. Questo rende difficile ottenere il massimo beneficio per la salute dei pazienti che ricevono queste procedure, scrivono gli autori.
E anche se l’ingegneria tissutale basata sulle cellule staminali ha un enorme potenziale terapeutico, il suo futuro uso clinico deve ancora affrontare la sfida cruciale di garantire un apporto di sangue per nutrire i tessuti trapiantati, secondo i ricercatori.
“Abbiamo bisogno di una strategia che garantisca il successo dell’attecchimento attraverso lo sviluppo tempestivo delle reti vascolari”, ha dichiarato Taniguchi. “Dimostriamo in questo studio che il sistema di coltura cellulare autocondensante promuove la vascolarizzazione del tessuto”.
Le isole pancreatiche progettate dal tessuto nella corrente generata dal processo non solo svilupparono rapidamente una rete vascolare dopo il trapianto in modelli animali di diabete di tipo 1, i tessuti funzionarono anche efficientemente come parte degli ormoni secernenti il ??sistema endocrino, quali l’insulina e il controllo glicemico stabilizzato  negli animali.
Il team di ricerca di Takebe e Taniguchi ha già dimostrato la capacità di utilizzare un processo di coltura cellulare “auto-condensato” utilizzando le cellule iPS per progettare organi  tridimensionali come il fegato umano che possono vascolarizzare dopo il trapianto in topi di laboratorio. Ma la capacità di generare frammenti di tessuto di organi che si vascolarizzano nelle isole pancreatiche del corpo – è un obiettivo eluso fino allo studio attuale, hanno detto gli investigatori.