Lo studio condotto dai ricercatori della Weill Cornell Medicine ha evidenziato che le cellule staminali dello stomaco umano possono essere convertite in cellule che secernono insulina in risposta all’aumento dei livelli di zucchero nel sangue, offrendo un metodo promettente al trattamento del diabete.
I ricercatori nello studio pubblicato nella rivista Nature Cell Biology, hanno dimostrato di poter prelevare cellule staminali ottenute dal tessuto dello stomaco umano e riprogrammarle direttamente, con un’efficienza sorprendentemente elevata, in cellule che assomigliano molto alle cellule pancreatiche che secernono insulina note come beta cellule. I trapianti di piccoli gruppi di queste cellule hanno invertito i segni della malattia in un modello murino di diabete.
Joe Zhou, professore di medicina rigenerativa e membro dell’Hartman Institute for Therapeutic Organ Regeneration presso Weill Cornell Medicine, ha affermato:
«Questo è uno studio proof-of-concept che ci fornisce una solida base per lo sviluppo di un trattamento, basato sulle cellule dei pazienti, per il diabete di tipo 1 e il diabete di tipo 2 grave».
L’insulina è un ormone che regola i livelli di glucosio nel sangue, senza insulina, il glucosio nel sangue diventa troppo alto, causando il diabete e le sue numerose complicazioni.
Il diabete è una malattia cronica che colpisce milioni di persone nel mondo. Esistono due tipi principali di diabete: il tipo 1 e il tipo 2. Il diabete di tipo 1 è causato da un attacco autoimmune che distrugge le cellule beta del pancreas, responsabili della produzione di insulina, questo tipo di diabete richiede l’assunzione quotidiana di insulina per controllare la glicemia. Il diabete di tipo 2 è causato da una ridotta sensibilità all’insulina o da una sua scarsa produzione, questo tipo di diabete può essere prevenuto o trattato con una corretta alimentazione e attività fisica, ma in alcuni casi può richiedere farmaci o insulina. Il diabete, se non controllato, può portare a gravi complicanze come danni agli occhi, alle reni, ai nervi e al cuore.
I trattamenti attuali in questi casi includono iniezioni di insulina manuali e con pompa indossabile, che presentano molteplici inconvenienti tra cui dolore, controllo del glucosio potenzialmente inefficiente e la necessità di indossare attrezzature ingombranti.
I ricercatori biomedici mirano a sostituire la funzione delle cellule beta in modo più naturale, con trapianti di cellule umane che funzionano come le cellule beta: rilevando automaticamente i livelli di zucchero nel sangue e secernendo insulina secondo necessità. Idealmente, tali trapianti dovrebbero utilizzare le cellule dei pazienti, per evitare il problema del rigetto del trapianto.
Joe Zhou ha lavorato a questo obiettivo per più di 15 anni, nei primi esperimenti come ricercatore post-dottorato, scoprì che le normali cellule pancreatiche potevano essere trasformate in cellule beta-simili produttrici di insulina forzando l’attivazione di tre fattori di trascrizione – o proteine che controllano l’espressione genica – con conseguente successiva attivazione dei geni necessari per lo sviluppo di cellule beta normali.
Joe Zhou in uno studio del 2016, sempre sui topi, insieme al suo team ha dimostrato che anche alcune cellule staminali nello stomaco, chiamate cellule staminali gastriche, sono molto sensibili a questo metodo di attivazione a tre fattori.
Joe Zhou ha affermato:
«Lo stomaco produce le proprie cellule che secernono ormoni, e le cellule dello stomaco e le cellule pancreatiche sono adiacenti nella fase embrionale dello sviluppo, quindi in questo senso non è del tutto sorprendente che le cellule staminali gastriche possano essere così facilmente trasformate in cellule “simil-beta” e di secernere insulina in risposta ad elevati livelli di zuccheri nel sangue».
I tentativi di riprodurre questi risultati utilizzando cellule staminali gastriche umane, che possono essere rimosse dai pazienti in modo relativamente semplice in una procedura ambulatoriale chiamata endoscopia, sono stati rallentati da vari ostacoli tecnici. Tuttavia, nel nuovo studio, condotto dal primo autore Xiaofeng Huang, istruttore di biologia molecolare in medicina presso la Weill Cornell Medicine, i ricercatori hanno finalmente raggiunto il successo.
Il team di ricercatori dopo aver trasformato le cellule staminali gastriche umane in cellule beta-simili, ha fatto crescere le cellule in piccoli gruppi chiamati organoidi, ha scoperto che questi elementi di tessuto simili a organi sono diventati rapidamente sensibili al glucosio, rispondendo con secrezioni di insulina. Gli organoidi beta-simili quando sono stati trapiantati in topi diabetici, hanno funzionato in gran parte come farebbero le vere cellule beta pancreatiche, secernendo insulina in risposta agli aumenti della glicemia e mantenendo così costanti i livelli di glucosio nel sangue.
Joe Zhou e il suo team devono ancora ottimizzare il loro metodo in vari modi prima che possa essere preso in considerazione per l’uso clinico. I miglioramenti necessari includono metodi per aumentare la scala della produzione di cellule beta per i trapianti nell’uomo e modifiche delle cellule beta-simili per renderle meno vulnerabili al tipo di attacco immunitario che inizialmente spazza via le cellule beta nei pazienti con diabete di tipo 1.
Il team di ricercatori in definitiva spera di sviluppare una tecnica che consenta la raccolta relativamente facile di cellule staminali gastriche dai pazienti, seguita dal trapianto, settimane dopo, di organoidi che secernono insulina che regolano i livelli di zucchero nel sangue senza la necessità di ulteriori farmaci.
