Sperimentato un impianto sottopelle per la cura del diabete

Un team di ricercatori guidati da specialisti del diabete e ingegneri biomedici della Washington University School of Medicine di St. Louis e della Cornell University ha dimostrato che utilizzando un dispositivo minuscolo, si possono impiantare cellule che secernono insulina nei topi diabetici. Una volta impiantate, le cellule secernono l’insulina in risposta alla glicemia, invertendo il diabete senza richiedere farmaci per sopprimere il sistema immunitario.

I risultati sono pubblicati sulla rivista Science Translational Medicine.

I ricercatori della Washington University School of Medicine di St. Louis e della Cornell University hanno collaborato per impiantare cellule beta che secernono insulina coltivate da cellule staminali umane in topi con diabete, per normalizzare la loro glicemia. Le cellule raffigurate (in viola) si trovano all’interno di un piccolo impianto abbastanza poroso da consentire a queste cellule di secernore insulina , ma abbastanza piccole da impedire alle cellule immunitarie di accedervi e distruggerle.

“Possiamo prendere la pelle o le cellule adipose di una persona, trasformarle in cellule staminali e poi far crescere quelle cellule staminali in cellule che secernono insulina“, ha detto Jeffrey R. Millman, professore associato di medicina alla Washington University e uno degli investigatori co-senior dello studio. “Il problema è che nelle persone con diabete di tipo 1, il sistema immunitario attacca quelle cellule che secernono insulina e le distrugge. Per far sì che queste cellule funzioni come terapia, abbiamo bisogno di dispositivi per ospitare cellule che secernono insulina in risposta alla glicemia, proteggendo al contempo quelle cellule dalla risposta immunitaria“

In precedenti ricerche, Millman, anche professore associato di ingegneria biomedica, ha sviluppato e affinato un metodo per creare cellule staminali pluripotenti indotte, e quindi far crescere quelle cellule staminali in cellule beta che secernono insulina. Millman in precedenza usava quelle cellule beta per invertire il diabete nei topi, ma non era chiaro come le cellule che secendono insulina potessero essere tranquillamente impiantate in persone con diabete.

“Il dispositivo, che ha circa la larghezza di alcune ciocche di capelli, è micro-poroso – con aperture troppo piccole per essere spremute in altre cellule – quindi le cellule che secernono insulina di conseguenza non possono essere distrutte dalle cellule immunitarie, che sono più grandi delle aperture“, ha detto Millman. “Una delle sfide in questo scenario è proteggere le cellule all’interno dell’impianto senza arne di fame. Hanno ancora bisogno di nutrienti e ossigeno dal sangue per rimanere in vita. Con questo dispositivo, sembra che abbiamo fatto qualcosa in quella che potresti chiamare una zona Di Riccioli d’Oro, dove le cellule potrebbero sentirsi appena all’interno del dispositivo e rimanere sane e funzionali, rilasciando insulina in risposta ai livelli di zucchero nel sangue.

Il laboratorio di Millman ha lavorato con ricercatori nel laboratorio di Minglin Ma, professore associato di ingegneria biomedica alla Cornell. Ma ha lavorato per sviluppare biomateriali che possono aiutare a impiantare le cellule beta in modo sicuro negli animali e, alla fine, nelle persone con diabete di tipo 1.

Diversi impianti sono stati provati negli ultimi anni, con diversi livelli di successo. Per questo studio, Ma, l’altro ricercatore co-senior dello studio, e i suoi colleghi hanno sviluppato quello che chiamano un dispositivo di incapsulamento cellulare integrato in nanofibra (NICE). Hanno riempito gli impianti con cellule beta che secernono insulina che erano state prodotte da cellule staminali e poi hanno impiantato i dispositivi negli addome dei topi con diabete.

Le cellule negli impianti hanno continuato a secernere insulina e controllare la glicemia nei topi per un massimo di 200 giorni. E quelle cellule hanno continuato a funzionare nonostante il fatto che i topi non fossero trattati con nulla per sopprimere il loro sistema immunitario.

“Preferiremmo non dovere sopprimere il sistema immunitario delle persone con farmaci, perché ciò renderebbe il paziente vulnerabile alle infezioni”, ha detto Millman. “Il dispositivo che abbiamo usato in questi esperimenti ha protetto le cellule impiantate dal sistema immunitario dei topi e crediamo che dispositivi simili potrebbero funzionare allo stesso modo nelle persone con diabete insulino-dipendente.”

Millman e Ma sono riluttanti a prevedere quanto tempo potrebbe volerci prima che una tale strategia possa essere utilizzata clinicamente, ma hanno intenzione di continuare a lavorare per raggiungere questo obiettivo.