Trapianti
Trapianti cellulari e diabete: nuovi siti anatomici, nuovi strumenti
A cura di Silvia Bailo
I primi tentativi di trapianto di isole pancreatiche per il trattamento del diabete risalgono al diciannovesimo secolo, e, in particolare, ad una decade prima della scoperta dell’insulina negli anni Trenta. Nel corso degli ultimi anni, la ricerca è stata concentrata sull’individuazione dei siti anatomici più adatti per ospitare le cellule pancreatiche trapiantate. I siti sperimentati comprendono la milza, il fegato, la cavità peritoneale, l’omento, i tessuti sottocutanei e la sottomucosa gastrica. Tuttavia, molti tentativi di trapianto in una grande varietà di siti anatomici sono falliti a causa di un gran numero di complicanze.
Mentre il trapianto di isole pancreatiche nel fegato è una pratica ricorrente, i miglioramenti nei dispositivi biomedici hanno portato complessivamente ad un maggior numero di successi nel campo dei trapianti di isole pancreatiche in diversi siti anatomici.
Quali sono i migliori siti anatomici per il trapianto di isole pancreatiche?
Uno studio condotto dal Dr. Van der Windt e colleghi, presso il Thomas E. Starzl Transplantation Institute dell’University of Pittsburgh Medical Center, ha preso in considerazione una ricerca che ha valutato sia la scelta del sito anatomico per il trapianto di isole pancreatiche che la fonte ideale delle isole. I ricercatori hanno concluso che il trapianto nel fegato “non offre le condizioni ottimali per la sopravvivenza delle isole pancreatiche”.
“Il trapianto di isole nella vena porta è una pratica clinica ricorrente”, dice Van der Windt. “Tuttavia questo sito ha molte caratteristiche che possono ostacolare l’innesto e la sopravvivenza di isole pancreatiche”.
Secondo Van der Windt, una bassa tensione dell’ossigeno, la risposta immune e quella infiammatoria sono alcuni tra i fattori che portano al rigetto delle isole poco dopo il trapianto. Perciò è necessario trovare siti anatomici alternativi per il trapianto di isole che siano in grado di offrire la massima possibilità di innesto, l’assunzione efficace di insulina e la sicurezza dei pazienti.
“Il microambiente più fisiologico e quindi forse più adeguato per le isole è il pancreas stesso”, dicono Van der Windt e i coautori.
I ricercatori hanno anche esaminato l’utilità delle cellule di isole pancreatiche suine, suggerendo che queste cellule permettono di selezionare un donatore ad un’età in cui le isole hanno proprietà favorevoli, infatti gruppi di cellule delle isole isolate da feti suini o da maiali neonati hanno la capacità di maturare e proliferare. Inoltre, queste cellule sono probabilmente meno immunogeniche rispetto alle cellule di isole adulte e più resistenti alla ipossia.
Van der Windt e colleghi sottolineano che le cellule pancreatiche suine possono essere una fonte illimitata di isole e in una quantità sufficiente a soddisfare i bisogni metabolici di pazienti diabetici. Inoltre queste cellule sono in grado di produrre insulina che funziona negli umani e di offrire opportunità di modifiche genetiche che possono aiutare a superare alcune delle condizioni sfavorevoli legate ai siti anatomici.
“Questi tipi di isole possono sopravvivere potenzialmente meglio in differenti tipi di siti”, aggiunge Van der Windt.
Progetto di un pancreas bioartificiale
Un’altra ricerca, condotta dalla Dr.ssa Cherie Stabler e colleghi del Diabetes Research Institute e del Dipartimento di Ingegneria Biomedica presso la University of Miami in Florida, è stata incentrata sullo studio di dispositivi bio-ibridi e di tecnologie di incapsulazione che possono essere di aiuto nella riuscita del trapianto di isole. Secondo i ricercatori, il trapianto di cellule delle isole nella vena porta del fegato ha presentato diverse difficoltà. Superare questi problemi significa riconoscere l’importanza di elementi quali la vascolarizzazione, la protezione meccanica, la progettazione dei dispositivi, la selezione di biomateriali e il controllo di qualità nell’ingegneria dei dispositivi.
“Un aspetto studiato recentemente è stata la riprogettazione di dispositivi bio-ibridi per facilitare la vascolarizzazione e la distribuzione di nutrienti efficaci per la prevenzione della necrosi delle cellule delle isole e, allo stesso tempo, per ridurre la dimensione di tali dispositivi”, dice Stabler.
Secondo Stabler, è stato realizzato un progetto bio-ibrido per la pre-vascolarizzazione al fine di garantire la massima distribuzione dei nutrienti e la minima esposizione ad agenti infiammatori. Allo stesso tempo, sono stati utilizzati macro-dispositivi, come membrane artificiali, per l’inserimento delle cellule.
“La combinazione di questi due trattamenti ha aumentato la vascolarizzazione e il flusso sanguigno attorno al pancreas bioartificiale rispetto agli impianti di controllo”, nota Stabler.
L’incapsulazione è anche una tecnica per minimizzare sia la risposta immunitaria che l’esigenza di dosi elevate di protocolli immunosoppressivi. Ricoprendo la superficie della cellula con biomateriali semipermeabili, viene compromessa l’abilità delle cellule ospitanti di riconoscere gli antigeni della superficie delle cellule trapiantate e crea una barriera tra le cellule ospitanti e quelle trapiantate. Mascherare il riconoscimento immune potrebbe anche rendere possibile lo xenotrapianto.
I biomateriali impiegati per l’incapsulazione dovrebbero essere ben progettati, di una buona qualità farmaceutica e liberi da endotelina e da pirogeni”, spiega Stabler. “E’ complicato determinare linee guida per la generazione di capsule ottimizzate per la biocompatibilità, per l’immunoprotezione e la funzionalità delle isole pancreatiche”.
I ricercatori sostengono l’uso della vena porta come sito per il trapianto di isole, ma notano che sono stati ottenuti dei risultati con l’iniezione di cellule incapsulate nel fegato. Infine, il team di ricercatori suggerisce la possibilità di diminuire la grandezza delle cellule ad una dimensione nanometrica e di combinare la copertura delle capsule fatta di PEGylated con uno strato di molecole di glicole polietilenico con una piccola dose di immunosoppressivi per migliorare l’innesto e la funzionamento a lungo termine delle cellule.
“Gli articoli pubblicati recentemente offrono una panoramica unica su alcuni dei fronti più promettenti nell’ambito della ricerca sul trapianto di isole pancreatiche: l’identificazione di nuovi siti per il trapianto e di nuovi approcci per la bioingegneria di isole pancreatiche”, dice il Dr. Federico Bertuzzi, coordinatore dell’Islet Transplant Program (Programma per il Trapianto di Isole Pancreatiche) presso l’Unità di Diabetologia dell’Ospedale Niguarda di Milano. “Queste nuove strategie, considerate tutte insieme, dimostrano che i due principali problemi nel trapianto di isole pancreatiche, complicanze nell’innesto e nel riconoscimento immune, possono adesso essere prevenuti meglio rispetto al passato. Di conseguenza, il trapianto di isole appare come una possibile opzione terapeutica per il diabete mellito di tipo 1”.
Tratto da Medical News Today - Fonte: Cell Transplantation (Vol. 17 No.9) - A cura di Silvia Bailo
Data ultimo aggiornamento: Mercoledì, 11 Febbraio 2009 6:30:00
URL: http://www.progettodiabete.org/news/2009/n2009_012.html