Diabetes
Background: La carenza di isole da donatori cadavere a scopo trapianto è la principale molla verso la ricerca di fonti alternative e rinnovabili di cellule. A oggi cellule produttrici di insulina sono ottenute da cellule staminali embrionali (hESC) e da cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC). Sono stati sviluppati vari approcci per differenziare tali cellule in progenitori pancreatici (al minimo allo stadio differenziativo di progenitore endocrino) capaci di maturare in vivo in cellule producenti insulina. Al momento, gli studi sull’uomo, avviati dalla Company ViaCyte hanno utilizzato cellule producenti insulina di origine staminale embrionale (hESC) differenziate in cellule progenitrici endodermiche (PEC) tramite due modelli, il primo mediante incapsulamento in un device capace di schermare le cellule dal sistema immunitario, che tuttavia ha comportato sofferenza cellulare precoce, e il secondo modello - ancora in sperimentazione- più permeabile, che ha migliorato la sopravvivenza delle cellule ma resa necessaria l’immunosoppressione. La ricerca di ulteriori procedure nonché sedi di impianto più efficienti rappresenta pertanto un ambito di grande interesse.
Scopo del lavoro: I risultati in vivo nel topo a breve termine (24 settimane) del trapianto di cellule pancreatiche endodermiche differenziate da cellule staminali embrionali (PEC- hESC) sono già stati descritti in un precedente lavoro degli stessi autori (Pepper et al, Stem Cell, 2017). Scopo di questo ulteriore lavoro è valutare la funzione a lungo termine e le caratteristiche istologiche a 365 e 517 giorni dopo il trapianto di PEC impiantate in un sito pre-vascolarizzato e privo di device a livello sottocutaneo (che aveva già dimostrato la sua superiorità rispetto alle altre sedi utilizzate nel lavoro del 2017) in topi resi diabetici. I risultati sono stati confrontati con quelli di topi sottoposti a trapianto di isole umane nello stesso sito e con quelli nei topi non diabetici.
Materiali e metodi: Gli studi funzionali sono stati condotti mediante misurazione della glicemia, del peptide C basalmente e dopo stimolo, mediante test da carico di glucosio intra-peritoneale, a 365 e 567 giorni. La valutazione istologica del graft è stata eseguita mediante utilizzo di immunofluorescenza con utilizzo di anticorpi anti-insulina e glucagone. La caratterizzazione istologica ha inoltre utilizzato marker per tessuto neuro-endocrino ed epitelio duttale, e valutato gli indici di proliferazione.
Risultati: Le PEC trapiantate in vivo sono state capaci di differenziarsi in cellule capaci di mantenere l’omeostasi glucidica per 517 giorni dopo il trapianto col raggiungimento e mantenimento di uno stato normoglicemico nei topi resi diabetici fino al giorno dell’espianto. Istologicamente a partire da 200 giorni dopo il trapianto in tutti i topi trapiantati con PEC sono state evidenziate lesioni cistiche intra-graft. Rapidamente aspirate si sono rigenerate dopo 2 settimane. Il dosaggio del liquido contenuto nelle cisti ha mostrato livelli di CEA aumentati, in assenza di alterazioni istopatologiche di malignità. La valutazione immuno-istochimica delle neo-isole ha mostrato presenza di aggregati neuroendocini contenenti, oltre a cellule producenti insulina, cellule producenti glucagone e cellule di derivazione duttale, con scarso indice di proliferazione, ma in parte solide ed in parte con degenerazione cistica. Non sono state evidenziate cellule metastatiche negli altri organi esplorati, né teratomi.
Conclusioni: Le PEC trapiantate sono capaci di differenziarsi in vivo in cellule producenti insulina abili a mantenere il controllo glicemico a lungo termine.
Commento: I risultati riportati a lungo termine confermano la capacità di questa linea cellulare di ottenere cellule producenti insulina capaci di mantenere l’omeostasi glucidica nel lungo periodo . Sebbene gli autori tranquillizzino circa la benignità delle lesioni cistiche multiple formatesi in vivo, risulta evidente come la capacità di controllare la proliferazione e la differenziazione non sia ancora ottimale. I risultati tuttavia lasciano ben sperare circa la possibilità di ottenere insule responsive e sicure, come noi tutti ci auguriamo.
A cura di Margherita Occhipinti e Valeria Sordi
Pepper AR, Bruni A, Pawlick R; O’Gorman D, Kin T, Thiesen A, Shapiro AM. Post-Transplant Characterization of Long-Term Functionial hESC Derived Pancreatic Endoderm Graft. Diabetes, publish Ahead of print, online November 19, 2018
