Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine

Razionale: Uno dei nodi centrali della ricerca sulla terapia beta-cellulare sostitutiva per i pazienti diabetici è rappresentato dalla necessità di schermare le isole pancreatiche dal sistema immunitario senza tuttavia privarle dell’adeguata perfusione ed ossigenazione. In tale direzione si muovono i ten-tativi di proteggere le isole tramite micro-incapsulamento mediante l’utilizzo di materiali bio-compatibili.
Materiali e Metodi: in questo studio i ricercatori hanno utilizzato come metodo di incapsulamento un rivestimento formato da 9 strati autoassemblati per legame elettrostatico tra polimeri con carica dif-ferente di chitosano e Poly(sodio stirene sulfonato)[PSS]. La capsula multistrato (dello spessore di circa 100 nm) è stata fatta aggregare su isole umane (isolate mediante digestione enzimatica e purifi-cazione per gradiente di densità) provenienti da 32 donatori non diabetici (età 62±16 anni, BMI 24.6± 3.3 kg/m2, M/F 17/15). La valutazione funzionale è stata studiata in vivo dopo 7 giorni di coltura, basalmente, dopo stimolo e in condizioni di esposizione a citochine-proinfiammatorie o pal-mitato. I confronti sono stati eseguiti con isole umane non sottoposte a nano-incapsulamento. L’efficacia dell’incapsualmento è stata valutata mediante immunofluorescenza con utilizzo di mar-catori per il chitosano. La valutazione funzionale è stata eseguita in vivo dopo trapianto in topi resi diabetici mediante streptozotocina e nicotinamide.
Risultati: L’incapsulamento è stato omogeneo, non ha alterato l’ultrastruttura della isole né inficiato la fisiologica secrezione di insulina indotta dal glucosio. La procedura ha inoltre ridotto la tossicità dopo esposizione a citochine pro-infiammatorie o palmitato rispetto alle isole non rivestite. Dopo trapianto in topi diabetici, le isole incapsulate hanno consentito di mantenere valori glicemici prossi-mi alla normalità più rapidamente e in maniera più efficace rispetto alle isole non incapsulate. Dopo 4-5 settimane dal trapianto le isole espiantate mostravano morfologia conservata, segni di rivascola-rizzazione e ridotto infiltrato infiammatorio.
Conclusioni: La tecnica di nano-incapsulamento delle isole pancreatiche umane descritta in questo studio è risultata in grado di preservare le caratteristiche funzionali e ultrastrutturali delle cellule en-docrine sia in vitro che dopo trapianto in roditori diabetici, rappresentando quindi una interessante opzione per la protezione delle isole da eventi proinfiammatori, potenzialmente utile in prospettiva trapiantologica.
Commento: Lo studio mostra in maniera elegante ed articolata come la tipologia di nano-incapsulamento individuata dai ricercatori sia in grado di proteggere le isole trapiantate, rispetto a quelle non incapsulate, dal sistema immunitario senza tuttavia ridurre l’accesso delle isole ad un adeguato supporto di nutrienti e consentendo una congrua funzione in vivo. L’importante passo compiuto incoraggia circa la possibilità di usare metodologie di nano-incapsulamento per ridurre il volume dell’impianto, garantire la funzione beta–cellulare e proteggere le isole dal sistema immuno-logico dei riceventi. Sono auspicabili ulteriori studi in questo ambito per verificare il potenziale di tali procedure in ambito clinico.

A cura di Margherita Occhipinti e Lorenzo Piemonti

Syed F, Bugliani M, Novelli M, Olimpico F, Suleiman M, Marselli L, Boggi U, Filipponi F, Raffa V, Krol S, Campani D, Masiello P, De Tata V, Marchetti P. Conformal coating by multilayer nano-encapsulation for the protection of human pancreatic islet: In-vitro and in-vivo studies.  Nanomedi-cine:Nanotechnology, Biology and Medicine 14 (2018) 2191-2203