La ricerca condotta da Harvard aumenta la produzione di cellule produttrici di insulina per la terapia del diabete tipo 1.
Un team di ricercatori guidati dagli scienziati dell’Università di Harvard ha migliorato il processo di laboratorio di conversione delle cellule staminali in cellule beta produttrici di insulina, utilizzando metodi di separazione biologica e fisica per arricchire la proporzione di cellule beta in un campione. Le loro scoperte, pubblicate sulla rivista Nature, possono essere utilizzate per migliorare i trapianti di cellule beta per i pazienti con diabete di tipo 1.
Nel 2014, il laboratorio di Douglas Melton ha mostrato per la prima volta che le cellule staminali potevano essere convertite in cellule beta funzionali, facendo un passo avanti nella direzione volta a dare ai pazienti la propria fonte di insulina. In quel processo iniziale, le cellule beta costituivano il 30 percento della miscela cellulare finale.
“Per migliorare da quel 30 percento, dovevamo capire veramente l’altro 70 percento delle cellule risultanti”, ha dichiarato Adrian Veres, un dottorando nel laboratorio Melton e autore principale dello studio in corso. “Fino a poco tempo fa, non potevamo prendere un campione delle nostre cellule e chiederci quali tipi di cellule erano presenti. Ora, con la rivoluzione nel sequenziamento a cella singola, possiamo passare dal nulla alla lista completa.”
Un arricchimento in due fasi
“Abbiamo applicato il sequenziamento di una singola cellula e la biologia molecolare per descrivere i tipi di cellule che siamo stati in grado di produrre da cellule staminali. L’inizio della manipolazione è sapere sempre con cosa stai lavorando”, ha detto Melton, che è Professore di cellule staminali e biologia rigenerativa alla Xander University e co-direttore dell’Istituto di cellule staminali di Harvard.
Le cellule contengono tutte lo stesso insieme di geni, ma i tipi di cellule differiscono a seconda dei geni attivi o espressi. I ricercatori hanno utilizzato il sequenziamento di singole cellule per identificare il catalogo completo di geni espressi in decine di migliaia di singole cellule. Quindi, hanno raggruppato le celle in base ai loro modelli di espressione.
Come previsto, alcune delle cellule avevano modelli di espressione genica simili alle cellule che producono ormoni nel pancreas umano: cellule alfa che producono glucagone e cellule beta che producono insulina. (Inaspettatamente, i ricercatori hanno anche identificato un nuovo tipo di cellula che rende il neurotrasmettitore di serotonina).
Il team ha anche trovato una proteina che è stata espressa solo sulle cellule beta. Ciò significava che potevano usarlo come un “gancio” biologico per pescare cellule beta fuori dal mix.
Gli scienziati che hanno collaborato alla Semma Therapeutics e sviluppato un secondo metodo per arricchire le cellule beta: separando fisicamente tutte le cellule della miscela, quindi lasciandole raggruppare insieme.
Quel clustering ha arricchito il numero di cellule beta. Si basava sull’ipotesi che le cellule produttrici di ormoni fossero più attratte l’una dall’altra rispetto alle cellule che non producono ormoni.
Insieme, i due metodi hanno aumentato la purezza delle cellule beta in un campione di cellule staminali convertite dal 30 all’80 percento.
“Mentre lavoriamo per inserire le cellule beta derivate da cellule staminali nei pazienti, una miscela più pura significa che possiamo usare un dispositivo più piccolo e meno invasivo per fornire la stessa quantità di cellule funzionali”, ha affermato Felicia Pagliuca, Vicepresidente del Cell Biology Research e Sviluppo presso Semma Therapeutics.
Ottimizzare la miscela
La capacità di controllare la percentuale di cellule beta nella miscela è il risultato chiave in questo studio. Ora, i ricercatori possono concentrarsi su quale sarebbe la miscela ottimale di tipi di cellule.
“La grande domanda per noi in questo momento è se l’80% di cellule beta è quello che vogliamo”, ha affermato Veres. “Forse hai bisogno di altri tipi di cellule per aiutare a regolare le cellule beta, in modo che funzionino correttamente. Scopriremo come i tipi di cellule interagiscono tra loro”.
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Scopri di più
Articolo sorgente: Veres, A. et al. (2019). Identificare l’identità cellulare durante la differenziazione ?-cellulare umana in vitro. Nature. https: /
Finanziamento: Questa ricerca è stata finanziata dalla Harvard Stem Cell Institute, Helmsley Charitable Trust, JDRF, la Fondazione JPB, e la Rete NIDDK supportato dal Human Islet Research (Hirn, RRID: SCR_014393; https: /