Nature Biomedical Engineering
Introduzione: Il trapianto di isole pancreatiche è limitato dalla necessità di prevenire il rigetto con una terapia immunosoppressiva a vita. La macro-incapsulazione delle isole potrebbe proteggere il graft e consentire il trapianto senza immunosoppressione. Le esperienze precedenti ci insegnano che un dispositivo di macro-incapsulazione deve bloccare le cellule del sistema immune, lasciare passare ossigeno e nutrienti e non provocare una reazione fibrotica nel sito di impianto. In questo lavoro un gruppo di esperti bioingegneri del MIT - Massachusetts Institute of Technology presentano la messa a punto e la funzione in modelli preclinici di un nuovo dispositivo di macro-incapsulazione di cellule.
Obiettivo dello studio: Produrre un dispositivo biocompatibile ed espiantabile per il trapianto di cellule xeno/allogeniche in assenza di immunsoppressione.
Materiali e metodi: Il nuovo dispositivo è stato disegnato e inizialmente caratterizzato in vitro ed è stata determinata la dimensione dei pori funzionale alla protezione immunologica. È stato poi sviluppato un materiale per il rivestimento della superficie del dispositivo, che fosse biocompatibile ed evitasse la reazione da corpo estraneo (Foreign Body Reaction, o FBR). Gli autori hanno poi testato la funzione del dispositivo incapsulando cellule umane ingegnerizzate che secernono eritropoietina e infine incapsulando e trapianto nel modello murino delle isole pancreatiche di ratto.
Risultati: Gli autori riportano la produzione di un dispositivo biocompatibile ed espiantabile, comprendente un serbatoio di silicone e una membrana polimerica porosa. I primi esperimenti dimostrano che una dimensione dei pori <0,8 µm impedisce l’ingresso di cellule del sistema immunitario, in particolare dei macrofagi, che riescono invece a passare con pori di 1 µm di diametro. Per impedire la fibrosi post impianto e rendere possibile la funzione a lungo termine, invece, il dispositivo viene ingegnerizzato con un rivestimento polimerico sintetico, il tetrahydropyran phenyl triazole (THPT), in grado di inibire la FBR. Gli esperimenti in vivo dimostrano che (i) per> 130 giorni, il dispositivo supporta le cellule umane progettate per secernere EPO nei topi C57BL/6 immunocompetenti, nonché le cellule umane transgeniche che trasportano un circuito genetico inducibile per la secrezione su richiesta dell'eritropoietina; (ii) le isole pancreatiche di ratto incapsulate nel dispositivo e impiantate in topi diabetici ripristinano la normoglicemia nei topi per oltre 75 giorni.
Conclusione: gli autori dimostrano che il loro dispositivo è efficace nel proteggere le cellule incapsulate, non induce reazione fibrotica e permette la sopravvivenza delle cellule trapiantate nel tempo.
Commento editoriale: il dispositivo di macroincapsulazione presentato in questo lavoro ci avvicina ancora un po’ alla terapia cellulare del diabete, tramite il trapianto di isole o beta cellule derivate da cellule staminali, senza i rischi di una terapia immunosoppressiva. Rispetto ai macrodevices precedenti questo ha una strategia per evitare la FBR, essenziale per la sopravvivenza del graft. Inoltre, questo studio fornisce la prima prova di principio che si possono incorporare in un device delle cellule ingegnerizzate per secernere in riposta a stimoli endogeni ambientali. Gli autori di questo articolo sono i fondatori di una company, la Sigilon Therapeutics, che si propone di sviluppare un prodotto cellulare incapsulato per la cura del diabete di tipo 1 (www.sigilon.com).
A cura di Valeria Sordi e Margherita Occhipinti
Bose S, Volpatti LR, Thiono D, Yesilyurt V, McGladrigan C, Tang Y, Facklam A, Wang A, Jhunjhunwala S, Veiseh O, Hollister-Lock J, Bhattacharya C, Weir GC, Greiner DL, Langer R, Anderson DG. A retrievable implant for the long-term encapsulation and survival of therapeutic xenogeneic cells. Nature Biomedical Engineering. doi: 10.1038/s41551-020-0538-5
