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Un nuovo esperimento con le cellule staminali umane finisce per curare rapidamente il diabete nei topi

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Cellule beta secernenti insulina umana al microscopio. (Millman Laboratory)

Una nuova tecnica per convertire le cellule staminali umane in cellule produttrici di insulina potrebbe essere molto promettente per i futuri trattamenti terapeutici dei diabetici, se i risultati osservati in un esperimento con topi possono essere replicati con successo nell’uomo.

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In uno studio, i ricercatori hanno scoperto un nuovo modo per convincere le cellule staminali pluripotenti umane (hPSC) in cellule beta del pancreas che producono insulina. Quando tali cellule produttrici di insulina sono state trapiantate in topi indotti ad avere una forma acuta di diabete, le loro condizioni sono state rapidamente curate.

“Questi topi avevano un diabete molto grave con letture di zucchero nel sangue di oltre 500 milligrammi per decilitro di sangue – livelli che potrebbero essere fatali per una persona”, spiega l’ingegnere biomedico Jeffrey R. Millman della Washington University.

“Quando abbiamo dato ai topi le cellule che secernono insulina, entro due settimane i loro livelli di glucosio nel sangue erano tornati alla normalità e rimasti così per molti mesi.”

Le cellule staminali pluripotenti sono essenzialmente cellule bianche, indifferenziate con la capacità di crescere in altri tipi di cellule che esistono in tutto il corpo. Sfruttare questo potenziale, nel contesto diabetico, significa che i ricercatori potrebbero escogitare modi per ottimizzare le cellule staminali per diventare le cellule produttrici di insulina che mancano ai diabetici, aiutandole a controllare la glicemia alta e restare in salute.

Gli scienziati stanno studiando come farlo da anni, riportando una serie di successi incrementali nei modelli animali man mano che aumenta la nostra comprensione dei processi alla base della manipolazione delle cellule staminali.

Anche il laboratorio di Millman è occupato, da tempo, in tale direzione. Nel 2016 hanno escogitato un modo per produrre cellule secernenti insulina – derivate da pazienti con diabete di tipo 1 – che funzionavano in risposta al glucosio. Alcuni anni dopo, hanno imparato come aumentare il livello di secrezione di insulina nelle cellule beta pancreatiche derivate da cellule staminali.

Nel nuovo lavoro, hanno affrontato un’altra sfida: ridurre la quantità di cellule “fuori bersaglio” prodotte in questi processi, quando le celle vuote si differenziano in altri tipi di cellule non intenzionali.

“Un problema comune quando stai cercando di trasformare una cellula staminale umana in una cellula beta che produce insulina – o un neurone o una cellula cardiaca – è che produci anche altre cellule che non vuoi”, afferma Millman .

“Nel caso delle cellule beta, potremmo ottenere altri tipi di cellule del pancreas o di cellule epatiche.”

Queste cellule “fuori bersaglio” non sono dannose, ma non sono funzionali a scopi come il controllo del glucosio, il che limita l’impatto correttivo dei trattamenti con cellule staminali, dato che stai lavorando con cellule meno rilevanti dal punto di vista terapeutico, spiegano i ricercatori.

Tuttavia, una nuova tecnica ora sembra che possa mantenere la differenziazione cellulare sul bersaglio. Nel nuovo studio, il team ha scoperto che i fattori di trascrizione che spingono le cellule staminali a diventare cellule pancreatiche sono collegati allo stato del citoscheletro cellulare , una struttura di supporto all’interno delle cellule che agisce come una specie di scheletro, costituita da microfilamenti di varie fibre proteiche .

Una di queste proteine ??si chiama actina, che svolge un ruolo importante nella funzione cellulare e, a quanto pare, anche la differenziazione cellulare.

“Abbiamo scoperto che la manipolazione delle interazioni cellula-biomateriale e lo stato del citoscheletro di actina hanno alterato i tempi di espressione del fattore di trascrizione endocrina e la capacità dei progenitori del pancreas di differenziarsi in cellule beta derivate da cellule staminali”, spiegano gli autori nel loro articolo .

In altre parole, possiamo garantire in modo più efficiente la produzione di cellule produttrici di insulina controllando il citoscheletro di actina e la capacità di fare ciò fa ben sperare per il futuro dei trattamenti con cellule staminali, se il modello di topo del team è qualcosa da seguire.

“Siamo stati in grado di produrre più cellule beta e quelle cellule funzionavano meglio nei topi, alcuni dei quali sono rimasti normoglicemici per più di un anno”, spiega Millman ; gli animali di controllo, a cui non venivano somministrati i trapianti di cellule, finivano per morire, tale era la gravità del loro diabete indotto.

Non è tutto. Le stesse manipolazioni citoscheletriche hanno anche mostrato il potenziale per controllare meglio la differenziazione di altri tipi di cellule, tra cui fegato, esofago, stomaco e cellule intestinali, affermano i ricercatori. In tal caso, la tecnica potrebbe migliorare i trattamenti con cellule staminali per altri tipi di patologie, non solo per il diabete.

Naturalmente, non possiamo ancora superare noi stessi, dato che il nuovo metodo è stato finora testato solo sugli animali; come sottolineano i ricercatori, siamo molto lontani dall’essere in grado di curare le persone con questo tipo di trattamento sperimentale.

Detto questo, i risultati sono sicuramente promettenti e potrebbero indicare la strada per un futuro in cui possiamo fare esattamente questo.

“Il nostro studio nel suo insieme sottolinea che la dinamica citoscheletrica lavora in sinergia con fattori biochimici solubili per regolare il destino delle cellule endodermiche, aprendo nuove opportunità per migliorare i risultati della differenziazione”, concludono gli autori .

I risultati sono riportati in Nature Biotechnology .

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