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Production and characterization of endocrine cells derived from human pancreas organoids for the cell-based therapy of type 1 diabetes

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Una cura basata sulla terapia cellulare per il diabete di tipo 1

Sebbene le persone affette da diabete di tipo 1 possano gestire la malattia utilizzando l’insulina, un simile approccio terapeutico presenta dei limiti. Ecco perché un gruppo di scienziati dell’UE sta utilizzando le cellule staminali per sviluppare una cura basata sulla terapia cellulare.

Salute

Tra i 415 milioni di casi di diabete nel mondo, il 5 % è classificato come di tipo 1 (DT1). Malattia incurabile causata dalla distruzione su base autoimmunitaria delle cellule del pancreas che producono insulina, il DT1 sta aumentando a un tasso del 4 % annuo. Con dati epidemiologici tanto allarmanti, sono numerose le iniziative che stanno lavorando per sviluppare un trattamento cellulare per il DT1 che reintegri le cellule beta mancanti con cellule esogene. Una di queste è il progetto LSFM4LIFE, finanziato dall’UE, dedicato allo sviluppo di un processo di laboratorio per la produzione in serie di strutture cellulari 3D di cellule produttrici di insulina. «Attualmente il DT1 viene trattato con iniezioni giornaliere di insulina salvavita», afferma Francesco Pampaloni, direttore scientifico e coordinatore del progetto LSFM4LIFE. «Nonostante l’insulina permetta ai pazienti affetti da DT1 di vivere la loro vita, esistono dei limiti, ed è per questo che ci stiamo dedicando all’uso delle cellule staminali per sviluppare una cura basata sulla terapia cellulare». Pampaloni è scienziato presso il Buchmann Institute for Molecular Life Sciences, appartenente al Gruppo di biologia fisica della Goethe University di Francoforte. Attualmente dirige la ricerca del gruppo sulla biologia cellulare 3D.

Una fonte di cellule staminali

Idealmente, la terapia cellulare del DT1 con cellule staminali funziona così: in primo luogo, si ottiene da un donatore vivente una biopsia contenente cellule staminali di pancreas adulto. Queste cellule staminali vengono poi coltivate in grandi quantità in bioreattori a seguito di processi industriali biotecnologici. Il numero di cellule prodotte è sufficiente per trattare molti pazienti affetti da DT1. Le cellule staminali vengono differenziate in cellule beta produttrici di insulina e trapiantate nel paziente. Una volta trapiantate, le cellule reagiscono alla concentrazione di glucosio nel sangue, fornendo la quantità necessaria di insulina. Il progetto LSFM4LIFE è impegnato nella messa a punto di un processo efficiente per l’ottenimento delle cellule staminali pancreatiche necessarie. Secondo il progetto, gli organoidi del pancreas umano (hPO, human Pancreas Organoid) rappresentano una delle fonti di cellule staminali pancreatiche più adatte per la terapia cellulare del DT1. Per stabilire una terapia cellulare per il DT1 con hPO, il progetto si è concentrato su quattro pilastri: produzione, controllo di qualità, standardizzazione e conformità. «Durante la fase di produzione, abbiamo creato una banca di cellule di hPO per la produzione a lungo termine», spiega Pampaloni. «Ci siamo inoltre assicurati che gli hPO fossero geneticamente stabili, cioè che non andassero a formare un tumore dopo essere stati trapiantati nell’ospite, e che potessero essere trapiantati in vivo in modo sicuro». Il progetto ha anche condotto l’analisi e il controllo di qualità degli hPO utilizzando la microscopia ottica avanzata e, in particolare, la microscopia a foglio di luce (LSFM, Light Sheet Fluorescence Microscopy). I ricercatori hanno sviluppato un substrato 3D completamente sintetico per la coltivazione di hPO senza l’utilizzo di prodotti di derivazione animale: un passo necessario per garantire la sicurezza dei pazienti. Il progetto ha inoltre conseguito buone prassi di fabbricazione per la produzione di hPO per gli studi clinici.

Far progredire lo stato dell’arte

Secondo Pampaloni, il progetto LSFM4LIFE è riuscito a far progredire lo stato dell’arte per una cura di terapia cellulare per il DT1. «Sono orgoglioso dei passi che abbiamo compiuto per trovare una cura per i pazienti affetti da diabete di tipo 1», afferma. «Con LSFM4LIFE, abbiamo compiuto i passi fondamentali necessari per fornire una solida base per lo sviluppo di una terapia DT1 basata sugli hPO». I ricercatori stanno attualmente lavorando per sviluppare una solida procedura per differenziare le cellule staminali in cellule beta efficienti in grado di secernere insulina in quantità sufficiente e di reagire in modo affidabile alle variazioni di glucosio.

Parole chiave

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