Lo studio potrebbe aprire la strada all’utilizzo delle cellule staminali del midollo osseo come trattamento del diabete
In una scoperta che potrebbe aprire una nuova strada per il trattamento del diabete, i ricercatori mostrano che le cellule del midollo osseo danno origine a cellule produttrici di insulina nel pancreas dei topi. Queste cellule trasformate producono effettivamente l’ormone insulina in risposta al glucosio e mostrano altre caratteristiche che dimostrano che funzionano veramente come cellule del pancreas, secondo un nuovo studio condotto da ricercatori della NYU School of Medicine.
Lo studio è stato pubblicato nel numero del 14 marzo del Journal of Clinical Investigation. I ricercatori avvertono che i risultati non possono essere applicati al trattamento dei diabetici ora, ma un giorno potrebbero fornire un mezzo per produrre quantità illimitate di cellule funzionali che producono insulina estratte dal midollo osseo dei pazienti diabetici. Poiché i pazienti produrrebbero le proprie cellule per il trapianto, è possibile che le cellule non vengano respinte dal loro sistema immunitario.
“Chiaramente resta ancora molto lavoro da fare”, afferma Mehboob A. Hussain, MD, assistente professore di medicina e farmacologia, che ha guidato lo studio. “Ma sono assolutamente entusiasta delle potenziali applicazioni dei nostri risultati”, afferma. “Nel nostro corpo, c’è un’ulteriore fonte di cellule facilmente accessibile che sono in grado di diventare cellule endocrine pancreatiche che producono insulina. Il trapianto di cellule staminali del midollo osseo è già una procedura di routine per il trattamento del cancro e di altre malattie e potremmo basarci su quell’esperienza”.
Lo studio del Dr. Hussain è descritto come “elegante” in un editoriale di accompagnamento dei Drs. Vivian Lee e Markus Stoffel, due ricercatori sul diabete della Rockefeller University, hanno pubblicato nello stesso numero della rivista. Il Dr. Hussain ha utilizzato una tecnica di biologia molecolare chiamata “CRE-loxP” che gli ha permesso di identificare e isolare le cellule derivate dal midollo osseo e di studiarle più da vicino di quanto fosse stato possibile in precedenza.
Uno degli obiettivi di lunga data della ricerca sul diabete è trovare un modo per sostituire le cellule che producono insulina nel pancreas che sono danneggiate o distrutte in alcune forme di diabete. Queste cellule sono chiamate cellule beta e si trovano in gruppi cellulari chiamati isole di Langerhans nel pancreas. Negli ultimi anni i medici hanno riferito di aver trapiantato con successo isole pancreatiche da cadaveri in alcuni diabetici gravemente malati, la maggior parte dei quali è stata successivamente liberata dalle iniezioni giornaliere di insulina. L’insulina regola i livelli di zucchero nel sangue. I farmaci immunosoppressori erano necessari per prevenire il rigetto dei trapianti.
Tuttavia, l’offerta di isolette da cadaveri è estremamente limitata, quindi i ricercatori medici stanno cercando altrove. Diversi gruppi di ricerca hanno riferito che le cellule staminali embrionali e le cellule trovate nel pancreas (diverse dalle cellule beta) potrebbero essere convertite in cellule produttrici di insulina, ma fino ad ora nessuno aveva esplorato in modo specifico il midollo osseo come fonte di cellule beta. (Il midollo osseo normalmente reintegra le cellule del sangue e negli ultimi anni i ricercatori hanno dimostrato che le cellule staminali del midollo possono diventare cellule di altri organi.)
Il sistema CRE-loxP è una sorta di tecnica di editing del DNA che i biologi molecolari utilizzano ampiamente per ingegnerizzare i geni. Nel nuovo studio, il Dr. Hussain ha utilizzato il sistema per creare ingegnosamente topi maschi con cellule del midollo osseo che producono una proteina chiamata proteina fluorescente verde potenziata (EGFP) solo in presenza di geni dell’insulina attivati, che si trovano tipicamente nelle cellule beta del pancreas. EGFP impartisce un bagliore verde alle cellule, che ne facilita l’identificazione. Ha quindi trapiantato il midollo osseo da questi maschi in topi femmine il cui midollo osseo era stato distrutto dalle radiazioni.
Dopo quattro o sei settimane, il dottor Hussain ha rilevato un piccolo numero di cellule verdi luminose nelle isole pancreatiche di Langerhans delle femmine di topo. Ulteriori analisi hanno mostrato che queste cellule provenivano dal midollo osseo e funzionavano come cellule beta produttrici di insulina. Queste cellule contenevano tutte il cromosoma Y, che poteva provenire solo dal donatore maschio. Le cellule hanno anche secreto insulina in risposta al glucosio, una delle firme delle cellule beta del pancreas, e hanno mostrato attività elettrica e altre proprietà delle cellule beta.
Inoltre, una seconda serie di esperimenti ha mostrato che è improbabile che queste cellule derivate dal midollo osseo siano il risultato della fusione di cellule insieme. Alcuni ricercatori hanno suggerito che la conversione delle cellule staminali in tessuto differenziato non è reale, ma è dovuta ad artefatti di disegno sperimentale prodotti dalla fusione di cellule portatrici del cromosoma Y con cellule ospiti già presenti nel tessuto. Tuttavia, nella seconda serie di esperimenti, il dott. Hussain ha utilizzato il sistema CRE-loxP per dimostrare che le cellule staminali del midollo osseo del cromosoma Y trapiantate non si fondono con le cellule del pancreas nei topi riceventi femmine.
Nonostante i risultati promettenti, ci sono avvertimenti allo studio. Solo l’1,7-3% delle cellule beta nel pancreas dei topi femmina proveniva da cellule staminali del midollo osseo trasformate, un piccolo numero, e non è noto quale sottopopolazione di cellule staminali nel midollo osseo sia la vera fonte di insulina- cellule produttrici. Inoltre, non è noto cosa accada nei topi diabetici dopo il trapianto di midollo osseo. Il Dr. Hussain ha proseguito con studi simili su topi diabetici e con esperimenti che potrebbero aiutare a chiarire come le cellule staminali del midollo osseo diventino cellule beta nel pancreas.
“Il nostro studio non è la prova finale”, afferma il dottor Hussain. “Dobbiamo ancora scoprire come funzionano queste cellule convertite rispetto alle cellule beta indigene nel pancreas. È necessario fare molto più lavoro. Tuttavia, il nostro studio dimostra il potenziale per l’utilizzo del midollo osseo come fonte di insulina- produrre cellule”.
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Gli esperimenti nello studio sono stati eseguiti presso la NYU School of Medicine e i coautori del Dr. Hussain sono i Dr. I. Andreea Ianus, George G. Holz e Neil D. Theise. Lo studio è stato sostenuto da sovvenzioni del National Institutes of Health, dell’American Diabetes Association e della Juvenile Diabetes Research Foundation.
