Nature Communications
Background e obiettivo del lavoro: La carenza di ossigeno nei trapianti cellulari rimane una sfida critica per il mantenimento della funzionalità nel sito d’impianto. Questo studio presenta un sistema innovativo ispirato a sistemi naturali vegetali per garantire un’ossigenazione spontanea e sostenuta alle isole trapiantate.
Metodi e risultati principali: Cloroplasti isolati da spinaci sono stati stabilizzati con il Chloroplast-Transit-Peptide (CTP), coniugato a un alginato biocompatibile e la loro capacità fotosintetica è stata valutata mediante analisi fluorimetrica e monitoraggio dell'ossigenazione in condizioni ipossiche. Dopo aver dimostrato che il biosistema rimane efficace anche senza antiossidanti e luce, è stato integrato in microcapsule contenenti isole pancreatiche. Il composto alginato-CTP-cloroplasto-isole è stato quindi testato per vitalità e funzionalità in modelli murini diabetici e ha mostrato una stabilità dei cloroplasti fino a 14 giorni e una capacità di sostenere la secrezione insulinica per oltre 85 giorni, consentendo normoglicemia prolungata senza immunosoppressione nei topi trapiantati.
Conclusioni e commento editoriale: Esistono diverse alternative per migliorare l'ossigenazione nei siti di impianto dei trapianti cellulari, ma molte presentano criticità significative, come il rischio di contaminazione biologica e la produzione di radicali liberi, che possono compromettere la sicurezza e l'efficacia dei trattamenti. Questo studio propone un approccio innovativo basato su un "respiratoid biosystem", un biosistema ispirato al mondo vegetale per la produzione spontanea di ossigeno in microcapsule contenenti isole pancreatiche. Lo studio si distingue per l'originalità e l'elevato livello tecnologico che sfrutta la fotosintesi mantenuta senza luce e in condizioni limite tramite la bio-ingegnerizzazione del cloroplasto. Sebbene questa tecnica sia ancora a un livello preclinico, lo studio propone un concetto innovativo che rappresenta un importante passo avanti nel miglioramento delle tecniche di medicina rigenerativa nella terapia cellulare, andando anche oltre le applicazioni legate al diabete.
A cura di Alessandro Mattina, Antonio Citro e Rossana Caldara
Jang S, Yoo C, Kim HS, Kim J, Lee DY. Oxygenating respiratoid biosystem for therapeutic cell transplantation. Nat Commun. 2024 Oct 23;15(1):9151. doi: 10.1038/s41467-024-53246-w
