Nuovo studio del DRI di Milano: Creato il primo pancreas “assemblato”

Milano, 16  febbraio 2023. Un nuovo studio del Diabetes Research Institute di Milano pubblicato su Nature Communication mostra  come sia possibile ingegnerizzare in laboratorio un pancreas assemblato utilizzando componenti biologiche di specie diverse ottenendo un organo endocrino assemblato in grado di curare il diabete nei modelli preclinici.

Una delle frontiere della medicina rigenerativa risiede nella possibilità non solo di sostituire o rigenerare una componente cellulare andata persa a causa di una malattia (nel contesto del diabete di tipo 1 le cellule che producono l’insulina) ma di riuscire a ingegnerizzare strutture complesse che ricapitolino la struttura naturale degli organi e dei tessuti. Infatti solo la struttura complessa è in grado di preservare la sopravvivenza e la funzione delle cellule fornendo un adeguato microambiente. Tra le componenti essenziali per la costruzione del tessuto pancreatico endocrino sicuramente i vasi e la matrice extracellulare giocano un ruolo chiave. I vasi sono importanti per permettere la corretta ossigenazione delle cellule e la disponibilità di nutrienti. Inoltre le cellule che ricoprono i vasi denominate cellule endoteliali, sono in grado di scambiare numerose informazioni fondamentali per la funzione e la sopravvivenza delle cellule producenti l’insulina. La matrice extracellulare invece rappresenta la più complessa unità di organizzazione strutturale dei tessuti degli organismi viventi. I tessuti, infatti, non sono costituiti solo da cellule: una parte rilevante del loro volume è formata dallo spazio extracellulare, occupato da un’intricata rete di macromolecole, la cui organizzazione tridimensionale rappresenta appunto la matrice extracellulare. Se fino a qualche tempo fa si pensava che la matrice extracellulare servisse principalmente da impalcatura relativamente inerte in grado di stabilizzare la struttura fisica dei tessuti, oggi è ormai ampiamente dimostrato che rappresenti il substrato su cui tutte le cellule dei tessuti possono aderire, migrare, proliferare e differenziare, e che ne influenzi inoltre la sopravvivenza, la forma e la funzione.  Partendo da questi presupposti i ricercatori del Diabetes Research Institute di Milano hanno assemblato le diverse componenti utilizzando specie differenti e ottenendo un organo biongegnerizzato denominato “vascularized endocrine pancreas” o VEP che ha dimostrato di rilasciare l’insulina in modo adeguato e di curare il diabete nei modelli preclinici.  Lo studio presenta diversi aspetti innovativi e indica strategie alternative basate su una fonte potenzialmente illimitata di cellule produttrici di insulina e impalcature innovative per favorire l’interazione cellulare e l’integrazione al fine di orchestrare la funzione endocrina fisiologica. “Abbiamo utilizzato matrice di origine murina, cellule endocrine di origine suina e cellule endoteliali di origine umana – commenta Antonio Citro primo nome dello studio e leader della Pancreas Bioengineering Unit del DRI di Milano – dimostrando come sia possibile creare un organo ibrido funzionante e che alcune barriere tra le specie in termini biologici possono essere superate. Non solo, ma la combinazione di questi elementi funziona molto meglio degli elementi presi singolarmente come dimostrato da una più veloce e più efficiente capacità di curare il diabete nei modelli preclinici”. La tecnologia pubblicata ha un potenziale impatto sia sulla possibilità di modellare la malattia diabetica in laboratorio, che nella possibilità di creare pancreas assemblati per la terapia nell’uomo. “E’ un grosso avanzamento nel nostro campo che apre nuovi interessanti scenari – commenta Lorenzo Piemonti direttore del DRI di Milano – La possibilità di assemblare componenti diverse ci permette di poter scegliere la sorgente biologica più adeguata alle nostre esigenze e nel contesto della sperimentazione clinica per esempio la combinazione migliore per evitare il riconoscimento da parte del sistema immunitario. I recenti progressi nell’ingegneria genetica dello xenotrapianto o delle cellule staminali contestualizzati in questa tecnologia potrebbero consentire l’assemblaggio di organi endocrini funzionali immuni protetti”.

Il lavoro è stato frutto di una collaborazione con il Dipartimento di Scienze della Salute, Facoltà di Medicina, Università del Piemonte Orientale, Novara, e il Center for Innovative Medical Models (CiMM) di Monaco di Baviera, Germania.

Il Diabetes Research Institute dell’Ospedale San Raffaele di Milano coglie l’occasione per ringraziare tutti coloro che danno fiducia alla nostra ricerca sostenendola con iniziative di supporto e donazioni. Se vuoi sostenerci puoi farlo direttamente cliccando qui.

Citro, A., Neroni, A., Pignatelli, C. Campo F, Policardi M, Monieri M, Pellegrini S, Dugnani E, Manenti F, Maffia MC, Valla L, Kemter E, Marzinotto I, Olgasi C, Cucci A, Follenzi A, Lampasona V, Wolf E, Piemonti L. Directed self-assembly of a xenogeneic vascularized endocrine pancreas for type 1 diabetes. Nat Commun 14, 878 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-36582-1