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La cultura a lungo termine delle strisce pancreatiche umane rivela la rigenerazione delle cellule che producono insulina in tempo reale

Un’immagine ad alto ingrandimento di una striscia pancreatica umana coltivata per 10 giorni, che mostra isole intatte (cellule che esprimono insulina, bianche), cellule acinarie che secernono succhi digestivi (amilasi, verde) e cellule duttali (CK19, rosse), dove risiedono le cellule progenitrici . Le strisce coltivate a lungo termine mantengono la vera architettura e le interazioni cellula-cellula del pancreas nativo.

La tecnologia innovativa per preservare il tessuto pancreatico vivo per almeno 10 giorni apre una finestra sulla capacità dell’organo di rigenerarsi

MIAMI, FL – 29 giugno 2020 – Gli scienziati del Diabetes Research Institute (DRI) dell’Università di Miami Miller School of Medicine hanno sviluppato un metodo che consente la cultura a lungo termine delle “strisce pancreatiche” per studiarne la rigenerazione del pancreas umano in tempo reale. I risultati, pubblicati oggi sulla rivista Nature Communications , dimostrano per la prima volta che estese colture di tessuto pancreatico umano quasi intatto mantengono la capacità dell’organo vivo di ricostituire le cellule beta che producono insulina. L’uso di questo sistema come modello per studiare la rigenerazione del pancreas potrebbe avere importanti implicazioni terapeutiche per il trattamento del diabete.

Le strisce pancreatiche sono sezioni vive molto sottili dell’organo che preservano l’architettura cellulare e le interazioni cellula-cellula dell’organo nativo. La generazione di sezioni da donatori umani è stata realizzata per la prima volta presso il DRI nel contesto di un’iniziativa sponsorizzata dalla Rete per donatori pancreatici con diabete (nPOD). Tuttavia, le strisce sono fragili e di solito si disintegrano in coltura molto rapidamente a causa di auto-digestione e mancanza di sufficiente ossigenazione. Tale rapido deterioramento era incompatibile con lo studio della rigenerazione delle cellule beta che producono insulina, che vengono distrutte dall’autoimmunità nel diabete di tipo 1. Tuttavia, gli scienziati DRI hanno aggirato questo problema posizionando le fette su un dispositivo di coltura che migliora l’ossigenazione del tessuto. Ciò ha portato per molti giorni alla sopravvivenza estesa e alla funzione biologica delle fette.

“La capacità di mantenere in vita le strisce pancreatiche umane per quasi due settimane è una svolta tecnica che ci consente di assistere alla rigenerazione delle cellule beta in un modello umano che ricorda fortemente il vero pancreas”, ha affermato il dott. Juan Domínguez-Bendala, direttore di Stem e Professore associato di Chirurgia e Sviluppo delle cellule per la ricerca e la ricerca traslazionale presso il Diabetes Research Institute, Università di Miami Miller School of Medicine, e capo ricercatore di questo lavoro. “Ora abbiamo una finestra sull’organo umano nativo che semplicemente non era possibile prima di questo studio.”

La ricerca del DRI sulla rigenerazione si è concentrata su una popolazione di cellule “progenitrici” simili a staminali che erano state precedentemente caratterizzate da questa squadra nel pancreas umano – un pool di cellule che rimane intatto anche in pazienti con diabete di tipo 1 di lunga data. Queste cellule hanno dimostrato di rispondere a un fattore di crescita naturale, BMP-7, proliferando e successivamente dando origine a cellule beta che producono insulina.

“L’estensione della vita di queste sezioni in coltura è stata la chiave per osservare la rigenerazione delle cellule beta in tempo reale dopo l’aggiunta di BMP-7, anche nelle sezioni ottenute da donatori diabetici. Questo ci dà la speranza che potremmo essere in grado di applicare questo approccio ai pazienti viventi un giorno “, ha detto Ricardo Pastori, Ph.D., professore di medicina e ricerca in immunologia e microbiologia e direttore del laboratorio di biologia molecolare presso il DRI, University of Miami Miller School of Medicine e co-principale investigatore di questo studio.

I risultati e il sistema utilizzati qui continueranno a incidere sugli studi futuri sul pancreas umano. Considerando che il lavoro preclinico sugli animali spesso si traduce in una scarsa qualità per l’uomo, questo modello in vitro del pancreas umano potrebbe essere utilizzato per lo screening di ulteriori agenti rigenerativi con un grado di precisione senza pari quando si tratta di prevedere le risposte nei pazienti. Ciò potrebbe portare a un percorso più rapido e più certo verso studi clinici per il diabete di tipo 1 e di tipo 2.

Il Diabetes Research Institute presso la Miller School of Medicine dell’Università di Miami guida il mondo nella ricerca focalizzata sulla cura. Essendo uno dei più grandi e completi centri di ricerca dedicati alla cura del diabete, il DRI sta lavorando in modo aggressivo per sviluppare una cura biologica ripristinando la produzione naturale di insulina e normalizzando i livelli di zucchero nel sangue senza imporre altri rischi. I ricercatori hanno già dimostrato che le cellule insulari trapiantate consentono ai pazienti di vivere senza la necessità di terapia insulinica. Alcuni partecipanti allo studio hanno mantenuto l’indipendenza dall’insulina per oltre 10 anni. Il DRI si sta ora basando su questi risultati promettenti attraverso la sua strategia BioHub, un approccio multidisciplinare su tre fronti per affrontare le principali sfide che si frappongono a una cura: eliminare la necessità di farmaci anti-rigetto, ripristinare il sistema immunitario per bloccare l’autoimmunità e sviluppare una scorta illimitata di cellule produttrici di insulina. Per ulteriori informazioni, visitare DiabetesResearch.org o chiamare il numero 800-321-3437.

 

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