Quest’anno, la Food and Drug Administration statunitense dovrebbe approvare i trapianti di isole come trattamento per le persone con diabete di tipo 1. I trapianti, che forniscono cellule che producono insulina per sostituire quelle perse per la malattia, sono stati classificati come sperimentali negli Stati Uniti da quando sono stati eseguiti per la prima volta più di 20 anni fa.

I trapianti di isole sono molto promettenti per il trattamento del diabete di tipo 1, specialmente per quello che è colloquialmente noto come “diabete fragile”, in cui i pazienti hanno molte difficoltà a gestire in sicurezza la glicemia con iniezioni di insulina, ha detto il radiologo interventista di Stanford Avnesh Thakor, MD, PhD, che conduce ricerche sulla biologia e il trapianto delle isole.

Quasi 1,6 milioni di americani hanno il diabete di tipo 1, e più di 70.000 sono suscettibili di essere buoni candidati per il trapianto di isole.

Ma i trapianti di isole sono dotati di una serie unica di sfide tecniche, tra cui garantire che le cellule ricevano abbastanza ossigeno per rimanere in vita dopo il trapianto. Il team di Thakor ha recentemente affrontato questo problema in un articolo pubblicato su Advanced Functional Materials.

Il diabete di tipo 1 interferisce con la capacità del corpo di regolare lo zucchero nel sangue. All’inizio della malattia, il sistema immunitario attacca le cellule beta che producono insulina all’interno dei cluster di cellule pancreatiche chiamate isole; questo impedisce alle cellule beta di produrre l’insulina ormonale regolatrice dello zucchero.

Il trapianto di isole sane da un donatore deceduto offre ai pazienti l’opportunità di sperimentare qualcosa di abbastanza vicino a una cura per il diabete, anche se devono assumere farmaci immunosoppressori per mantenere al sicuro le nuove isole.

Tuttavia, i trapianti di isole affrontano complessità che altri trapianti di organi non lo fanno.

“Quando trapianti le isole, non è come trapiantare un organo solido come un cuore o un rene”, mi ha detto Thakor. Durante un trapianto di organi solidi, i vasi sanguigni dell’organo sono collegati chirurgicamente al sistema circolatorio del paziente. Subito, il tessuto trapiantato ottiene un buon flusso sanguigno e un sacco di ossigeno.

Con un trapianto di isole, è diverso. In una persona sana, le cellule produttrici di ormoni che regolano la glicemia sono sparse in piccoli ciuffi o” isole ” (da qui il loro nome) in tutto il pancreas. Il trapianto comporta l’isolamento solo delle isole dal pancreas di un donatore deceduto e l’iniezione nel fegato del ricevente. (Le isole trapiantate non vengono iniettate nel pancreas perché il pancreas è un organo delicato e fragile che produce anche enzimi digestivi. Se disturbi il pancreas, tende a iniziare a digerire le cose. Non bene.)

Le isole trapiantate si aprono nel fegato, con nuovi vasi sanguigni che crescono gradualmente intorno a loro.

” Quando li iniettiamo, preghiamo e speriamo che ottengano un nuovo apporto di sangue in tempo per mantenerli in vita, e questo è un problema”, ha detto Thakor. Circa il 60% delle isole trapiantate muore nelle prime due settimane dopo il trapianto perché non hanno ancora stabilito un apporto di sangue e quindi non ricevono abbastanza ossigeno.

Quindi il team di Thakor ha ideato un bioscaffold che fornisce alle isole un apporto di ossigeno sicuro e costante fino a quando non crescono nuovi vasi sanguigni. L’impalcatura è un po ‘ come un’insalata di gelatina high-tech: roba squishy con altre cose incorporate in esso. La parte simile alla gelatina è realizzata in collagene, il che è vantaggioso perché non innesca una risposta immunitaria.

L’impalcatura ha pori abbastanza grandi da permettere alle isole di annidarsi, così come micropori più piccoli che possono guidare la ricrescita dei vasi sanguigni. E, nell’innovazione più importante del team, i ricercatori hanno incorporato un materiale che genera ossigeno chiamato perossido di calcio nell’impalcatura. Dopo il trapianto, il perossido di calcio si rompe gradualmente, dando alle cellule un apporto di ossigeno costante per circa due settimane.

I ricercatori hanno testato il loro bioscaffold in topi diabetici, impiantando scaffold contenenti isolotti in un cuscinetto di grasso di ciascun animale. Rispetto agli animali che hanno ricevuto iniezioni tradizionali di isolotti, o agli animali che hanno ottenuto isolotti in bioscaffold privi di perossido di calcio, gli animali che hanno ricevuto impianti di isolotti in bioscaffold che generano ossigeno hanno avuto il miglior controllo della glicemia a due, tre e quattro settimane dopo il trapianto.

Il team di Thakor spera di espandersi ulteriormente su ciò che il bioscaffold può fare. Ad esempio, stanno anche esplorando la possibilità di incorporare cellule staminali nell’impalcatura per incoraggiare la crescita di nuovi vasi sanguigni verso le isole. Un’altra possibilità è l’incorporamento di nanoparticelle che potrebbero rilasciare aminoacidi e altri nutrienti per le isole trapiantate.

“Ci stiamo concentrando su come aiutare il numero massimo di isolotti a sopravvivere alla procedura di trapianto”, ha detto Thakor. “Vogliamo ottimizzare il microambiente per queste cellule per facilitare il loro attecchimento, la sopravvivenza e la funzione nel paziente.”

Immagine di Minerva Studio