Un gel protettivo per un futuro senza iniezioni di insulina.

Ricercatori dell’Università di Ginevra (UNIGE) e degli Ospedali Universitari di Ginevra (HUG) hanno compiuto un significativo passo avanti nella lotta contro il diabete di tipo 1. Utilizzando un innovativo idrogel che supporta le cellule produttrici di insulina una volta trapiantato nell’organismo, il team è riuscito a regolare i livelli di glicemia in topi diabetici. Questo successo sperimentale va oltre i metodi di trapianto convenzionali e apre la strada allo sviluppo di un pancreas bioartificiale che potrebbe eliminare la necessità di iniezioni di insulina. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Trends in Biotechnology .

Il diabete di tipo 1 si manifesta quando il sistema immunitario distrugge le cellule β del pancreas che producono insulina, causando uno squilibrio cronico dei livelli di zucchero nel sangue. Le persone affette da questa patologia devono iniettarsi insulina ogni giorno per tutta la vita. Il trapianto di isole pancreatiche, piccoli gruppi di cellule che producono insulina e altri ormoni, può ripristinare temporaneamente il controllo della glicemia ed eliminare la necessità di iniezioni di insulina.

Tuttavia, questo metodo è limitato dalla scarsità di donatori e da un elevato rischio di rigetto. Inoltre, quando le isole pancreatiche vengono infuse nel fegato – la sede standard per il trapianto – sono soggette a infiammazione, perdita della loro matrice di supporto naturale e scarso apporto di sangue, fattori che ne compromettono la sopravvivenza.

Un team dell’UNIGE e dell’HUG, guidato da Ekaterine Berishvili, professoressa associata presso il Dipartimento di Chirurgia e il Centro per il Diabete della Facoltà di Medicina dell’UNIGE, e responsabile del Laboratorio di Isolamento e Trapianto Cellulare presso il Servizio Trapianti degli Ospedali Universitari di Ginevra (HUG), ha sviluppato un idrogel innovativo chiamato Amniogel , progettato per superare questi ostacoli.

Derivato dalla membrana amniotica umana – lo strato più interno delle membrane che circondano il feto, facilmente ottenibile dalla placenta dopo la nascita – ripristina i segnali di sopravvivenza persi durante l’isolamento delle isole pancreatiche e permette l’autoassemblaggio di una rete microvascolare all’interno della struttura prima del trapianto. Una volta impiantata, questa rete preformata si connette con l’apporto sanguigno dell’ospite, supportando una funzionalità duratura dell’innesto. Nei test di laboratorio, il gel rallenta anche la migrazione delle cellule immunitarie citotossiche, suggerendo che possa contribuire a proteggere l’innesto nelle prime fasi successive al trapianto.

Livelli di glicemia normali per almeno 100 giorni

“Questo gel crea un ambiente protettivo, simile a quello naturale, in cui incorporiamo le isole pancreatiche insieme alle cellule che formano i vasi sanguigni. Prima del trapianto, queste cellule si auto-organizzano in una rete di microvasi che circondano le isole, in modo che l’innesto arrivi già pre-vascolarizzato”, spiega Berishvili.

Trapiantato con successo in topi diabetici , questo costrutto – sottili innesti a forma di disco di circa 9 mm di diametro – è stato in grado di mantenere normali livelli di glicemia per almeno 100 giorni, per l’intera durata del follow-up, superando sia le isole pancreatiche trapiantate da sole sia i costrutti privi di vascolarizzazione ingegnerizzata. Amniogel è inoltre prodotto tramite un processo compatibile con le norme GMP, un requisito fondamentale per la futura traslazione clinica.

“Queste evidenze sperimentali rappresentano un passo decisivo verso lo sviluppo di un pancreas bioartificiale funzionale”, ha affermato il ricercatore. “Il passo successivo, per poter considerare un’applicazione clinica, sarà quello di produrre innesti più grandi, o in numero maggiore, per soddisfare i requisiti per l’utilizzo negli esseri umani”. Inoltre, Amniogel potrebbe essere utilizzato per ospitare molti altri tipi di cellule, aprendo così la strada a terapie di trapianto cellulare che vadano oltre il diabete.

Il trapianto extraepatico di isole pancreatiche offre un’alternativa clinicamente interessante al trapianto intraepatico, ma il suo successo è stato limitato da un’inadeguata vascolarizzazione e dalla mancanza di un microambiente di supporto. Per ovviare a questo problema, abbiamo creato costrutti endocrini vascolarizzati (VEC) incapsulando isole pancreatiche con cellule endoteliali derivate da sangue umano in un idrogel di membrana amniotica conforme alle norme di buona pratica di fabbricazione (Amniogel). L’Amniogel fornisce segnali pro-sopravvivenza legati alla matrice extracellulare che migliorano la vitalità e la funzione delle isole e promuovono l’autoassemblaggio endoteliale in reti vascolari, migliorando l’accoppiamento delle giunzioni comunicanti delle cellule β e ripristinando la secrezione dinamica di insulina in risposta al glucosio. Dopo l’impianto sottocutaneo in topi diabetici, i VEC si sono anastomizzati con i vasi dell’ospite e hanno ristabilito la normoglicemia, superando i controlli non vascolarizzati. Inoltre, Amniogel ha ostacolato la migrazione dei linfociti T citotossici indotta dalle chemochine e ha ritardato l’uccisione delle cellule β in vitro in modo dose-dipendente. Questa strategia integrativa, che combina un’impalcatura biologica scalabile con la vascolarizzazione e proprietà di barriera intrinseche che possono limitare l’infiltrazione precoce delle cellule immunitarie, offre un percorso clinicamente rilevante verso terapie di sostituzione durature delle cellule β nel diabete di tipo 1.

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