© Helmholtz Zentrum München
La perdita di cellule beta secernenti insulina per via della distruzione autoimmune porta al diabete di tipo 1. Il trapianto clinico di cellule insulari ha il potenziale per curare il diabete, ma i pancreas donatori sono rari. In un nuovo studio, un gruppo di ricercatori ha sviluppato un protocollo di differenziazione delle cellule staminali pluripotenti migliorato per generare cellule beta in vitro con una risposta del glucosio e una secrezione di insulina superiori. Questo è un passo importante verso la terapia sostitutiva delle cellule beta.
Le cellule staminali pluripotenti umane (sia cellule staminali embrionali umane che cellule staminali pluripotenti indotte) possono differenziarsi in ogni tipo di cellula del corpo umano con capacità di autorinnovamento illimitate. Quindi, le cellule staminali pluripotenti sono una fonte ottimale per generare tipi cellulari specializzati per la terapia di sostituzione cellulare, ad esempio le cellule beta per i pazienti diabetici. Tuttavia, gli attuali protocolli di differenziazione delle cellule beta in vitro sono molto complessi a causa dell’elevato numero di passaggi di differenziazione. Il processo richiede quasi 20 proteine di segnalazione e piccole molecole per regolare la crescita e la differenziazione delle cellule e dura per più di quattro settimane. All’interno di questo processo in più fasi, non tutte le cellule si differenziano nelle cellule mirate ma prendono percorsi di differenziazione sbagliati. Questo può portare a una popolazione cellulare altamente eterogenea con cellule beta che non sono completamente funzionali. Un gruppo di ricercatori dell’Helmholtz Zentrum München, del Centro tedesco per la ricerca sul diabete (DZD), dell’Università tecnica di Monaco (TUM) e di Miltenyi Biotec ha quindi cercato di migliorare la qualità delle cellule beta derivate da cellule staminali.
SOSTIENI LA RICERCA CON UNA DONAZIONE
Controllo di qualità CD177
I ricercatori hanno sviluppato un approccio per arricchire la coltura di cellule staminali con progenitori pancreatici altamente specializzati che potrebbe portare a una differenziazione più mirata in cellule beta. “Dalla biologia dello sviluppo sapevamo che i progenitori pancreatici sono già specificati nella fase endodermica – il primo passo della differenziazione. Avevamo bisogno di scoprire se questo fosse vero anche per la differenziazione delle cellule staminali pluripotenti umane “, spiega il prof. del Consiglio di coordinamento della ricerca del Centro tedesco per la ricerca sul diabete (DZD).
Per indagare su questo, i ricercatori stavano cercando una possibilità per controllare meglio la qualità dell’endoderma e la sua differenziazione in specifici progenitori del pancreas. In una collaborazione con il gruppo di Sebastian Knöbel presso Miltenyi Biotec, hanno identificato un anticorpo monoclonale chiamato CD177 che segna una sottopopolazione dell’endoderma che si differenzia in modo efficiente e omogeneo in progenitori pancreatici specifici. Il CD177 può quindi funzionare come controllo di qualità. “Con CD177 possiamo già vedere in una fase iniziale se le cellule sono sulla giusta strada di differenziazione. Questo può aiutare a risparmiare un sacco di tempo, sforzi e denaro “, afferma Lickert.
Arricchendo la coltura di cellule staminali con CD177 allo stadio endodermico aumenta la generazione di progenitori pancreatici specificati. In definitiva, questo porta a cellule beta più mature e più funzionali che rispondono meglio al glucosio e mostrano migliori schemi di secrezione di insulina.
Terapia sostitutiva cellulare, modellizzazione della malattia e screening farmacologico Gli
attuali protocolli di differenziazione delle cellule beta generano popolazioni cellulari molto eterogenee che non solo contengono cellule beta, ma anche i rimanenti progenitori pancreatici o tipi di cellule di una linea diversa. La purificazione con CD177 non solo migliorerà l’omogeneità e la qualità delle cellule beta generate, ma aumenterà anche la loro sicurezza clinica, poiché le cellule staminali pluripotenti vengono separate. Questo è un passo cruciale verso la traduzione clinica della terapia sostitutiva delle cellule beta derivate da cellule staminali per i pazienti con diabete di tipo 1.
Inoltre, poiché le cellule beta generate da CD177 sono più simili alle cellule beta nel corpo umano, il protocollo CD177 aiuterà a stabilire sistemi di modellazione della malattia in grado di imitare il pancreas umano. Inoltre, un protocollo di differenziazione che dia origine a cellule beta funzionali è di massimo interesse per gli approcci di screening dei farmaci.
SOSTIENI LA RICERCA CON UNA DONAZIONE
Informazioni su questo studio
Questo studio è frutto di una collaborazione tra Helmholtz Zentrum München, il Centro tedesco per la ricerca sul diabete (DZD), l’Università tecnica di Monaco (TUM) e Miltenyi Biotec. È stato finanziato dal Centro tedesco per la ricerca sul diabete (DZD), il consorzio dell’UE HumEN (“Aumentare la produzione di cellule beta produttrici di insulina umana mediante differenziazione ed espansione efficienti dei progenitori dell’endoderma pancreatico” – HEALTH.2013.1.4-1. differenziazione e proliferazione in cellule staminali umane destinate ad uso terapeutico FP7-HEALTH-2013-INNOVATION-1) e il programma di ricerca e innovazione Horizon 2020 dell’Unione Europea nell’ambito della convenzione di sovvenzione numero 874839.
Pubblicazione originale:
Mahaddalkar, Scheibner et al., 2020: Generation of pancreatic β cells from CD177 + anterior definitive endoderm. Nature Biotechnology, DOI: 10.1038 / s41587-020-0492-5
Domanda di brevetto
WO / 2018/229179: Metodi per la purificazione di cellule endodermiche ed endodermiche pancreatiche derivate da cellule staminali embrionali umane. Ricorrenti: Helmholtz Zentrum München e Miltenyi Biotec.
