Cellule beta del pancreas dalle staminali, nuova tecnica più efficace e sicura con i "geni suicidi"

Nel pancreas, la produzione di cellule beta a partire dalle staminali sta inondando la letteratura scientifica sul diabete, ma uno dei maggiori problemi è gestire la loro differenziazione nelle popolazioni cellulari effettivamente desiderate dopo il trapianto. Una nuova ricerca, pubblicata sulla rivista Stem Cell Reports, sembra aver trovato il modo di superare questo limite.

Nel pancreas, la produzione di cellule beta a partire dalle staminali sta inondando la letteratura scientifica sul diabete, ma uno dei maggiori problemi è gestire la loro differenziazione nelle popolazioni cellulari effettivamente desiderate dopo il trapianto. Una nuova ricerca, pubblicata sulla rivista Stem Cell Reports, sembra aver trovato il modo di superare questo limite.

Molti team di ricercatori stanno studiando nuovi metodi per generare cellule beta produttrici di insulina a partire da cellule staminali pluripotenti per il trattamento clinico del diabete di tipo 1. Tuttavia, il trapianto di queste cellule immature nei pazienti comporta notevoli rischi, in particolare lo sviluppo di tumori (teratomi), a cui si aggiunge la potenziale differenziazione delle cellule staminali in popolazioni di cellule non endocrine, diverse da quelle desiderate. La peculiarità infatti delle cellule staminali pluripotenti è la capacità differenziarsi in tutte i tipi di cellule e di tessuti dell’organismo.

Per la prima volta, gli scienziati del Diabetes Research Institute (DRI) dell'Università di Miami hanno progettato una linea di cellule staminali pluripotenti umane contenente due "geni suicidi" che inducono la morte cellulare in tutte le cellule tranne quelle produttrici di insulina. Un nuovo approccio a prova di errore affronta i limiti delle cellule beta derivate dalle staminali e apre la strada alla creazione di terapie di sostituzione cellulare sicure per le persone che vivono con il diabete di tipo 1.

Una tecnica che evita la differenziazione sbagliata
La ricerca ha dimostrato che gli attuali protocolli di differenziazione delle cellule staminali pluripotenti consentono di ottenere solo il 30-40% di cellule beta-like (cellule beta ricreate in laboratorio), lasciando una percentuale significativa di cellule indefinite. Le cellule che restano differenziate, ovvero che ancora non si sono sviluppate in un tipo specifico, dopo il trapianto possono dare origine a formazioni tumorali.

Per superare queste preoccupazioni e garantire la sicurezza del paziente, il team del DRI ha sviluppato linee di cellule staminali pluripotenti che distruggono selettivamente sia le cellule che possono generare tumori che quelle che non producono insulina, come le cellule del fegato, del cervello, cellule muscolari e altre. Questo tipo di approccio è stato testato sia in vitro che in vivo in un modello murino di diabete che simula la condizione della malattia negli esseri umani. I loro risultati hanno dimostrato la rimozione di tutte le cellule indesiderate.

«Non solo la nostra strategia ha prevenuto la formazione di tumori, ma li ha anche completamente eliminati quando abbiamo attivato i geni suicidi solo dopo che i tumori erano completamente sviluppati», ha detto l'autore principale dello studio Juan Dominguez-Bendala, direttore dello sviluppo cellulare per la ricerca traslazionale al DRI.

Nessun altro metodo sviluppato finora offre lo stesso grado di sicurezza e specificità, in quanto le strategie convenzionali basate sul gene suicida possono facilmente causare le distruzione dell'intero pool di cellule trapiantate o non sono in grado di espandere selettivamente la corretta popolazione cellulare.

Potenziali applicazioni non solo nel diabete
I ricercatori si sono concentrati sulle cellule produttrici di insulina ma questa strategia, se si dimostrasse clinicamente efficace, avrebbe applicazioni di vasta portata oltre il diabete.

«Modificando un solo modulo delle nostre cassette geniche suicide, potremmo rendere questo metodo specifico per qualsiasi tipo di tessuto. Il nostro interesse principale sono le cellule beta, ma la nostra tecnica potrebbe anche essere adattata per selezionare ad esempio neuroni, cellule cardiache o epatiche», ha spiegato Dominguez-Bendala.

Nel diabete di tipo 1 le cellule pancreatiche produttrici di insulina vengono erroneamente distrutte dal sistema immunitario e obbligano i pazienti all’assunzione giornaliera di insulina per gestire i loro livelli di zucchero nel sangue. Il trapianto di cellule beta ha ripristinato la produzione naturale di insulina nelle persone con diabete di tipo 1, come hanno pubblicato gli scienziati del DRI, ma non ci sono abbastanza cellule per trattare i milioni di pazienti che possono trarne beneficio. Risolvere il problema della carenza di cellule produttrici di insulina è una delle principali sfide per arrivare a ottenere una cura biologica per la malattia.

Bibliografia

Mirza Muhammad Fahd Qadir et al. A Double Fail-Safe Approach to Prevent Tumorigenesis and Select Pancreatic β Cells from Human Embryonic Stem Cells. Stem Cell Reports (2019).

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