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Le cellule staminali nella terapia del diabete PDF Stampa E-mail
Giovedì 23 Ottobre 2008 16:04

Diabete: perché abbiamo bisogno di nuovi approcci terapeutici

In tutte le sue forme, il diabete affligge almeno 200 milioni di persone nel mondo (1), di cui circa il 10% sono pazienti con diabete mellito di tipo 1.

Sia il diabete mellito di tipo 1 sia quello di tipo 2 hanno in comune un deficit della massa beta cellulare seppur principalmente derivato da due eventi ezio-patogenetici differenti (risposta autoimmune e insulinoresistenza).

Dati storici riportano una distruzione stimata tra il 67 e il 90% della massa beta cellulare originale (2) nel paziente con diabete di tipo 1 all’esordio e recentemente studi effettuati con clamp iperglicemico e stimolazione con glucagone hanno confermato un deficit del 75% rispetto ai controlli sani (3).

 

Analogamente anche nel diabete di tipo 2 è dimostrata l’esistenza di un deficit della massa beta cellulare che negli stadi tardivi può essere ridotta del 50% circa rispetto a un soggetto normale (4).

Nonostante i notevoli miglioramenti nella terapia insulinica legati alla disponibilità delle nuove preparazioni commerciali e l’adozione di regimi di trattamento intensivo in grado di migliorare il controllo glicemico, la somministrazione esogena di insulina al momento non è in grado di evitare le complicanze di lungo periodo del diabete e l’attesa di vita del paziente diabetico rimane ridotta rispetto a quella della popolazione generale (5,6).

In linea di principio la cura per il diabete di tipo 1 e, per molti casi, anche di tipo 2, risiede nella possibilità di trovare un sostituto della massa beta cellulare che sia in grado di assolvere a due funzioni essenziali: misurare i livelli di glucosio nel sangue e secernere livelli appropriati di insulina.
Un apparato tecnico meccanico (pancreas artificiale) in grado di svolgere questa funzione potrebbe offrire una soluzione soddisfacente, ma al momento questo approccio non ha ancora una prospettiva clinica a breve periodo (7).

Al momento l’unica terapia disponibile in clinica in grado di ricostruire il patrimonio beta cellulare del paziente diabetico è il trapianto allogenico/autologo di cellule beta (terapia cellulare somatica con trapianto di pancreas, isole di Langerhans o singole cellule beta).

Nonostante i progressi degli ultimi anni (8), la terapia somatica allogenica rimane pro blematica da molti punti di vista: tra questi, la necessità di una terapia immunosoppressiva, la necessità di ricorrere a molti donatori di isole per un singolo ricevente e la durata limitata nel tempo del trapianto funzionante. Ne consegue che strategie rivolte a ricostruire la massa beta cellulare a partire da cellule staminali o precursori utilizzando come sorgente cellule di derivazione pancreatica o extrapancreatica sono di assoluta rilevanza.

La massa beta cellulare è statica o dinamica?

Il pancreas endocrino adulto è stato per lungo tempo considerato costituito da una popolazione di cellule quiescenti.
Recenti studi hanno però dimostrato che, come molti altri tessuti, anche la massa beta cellulare è regolata in modo dinamico e la relazione tra i meccanismi di espansione e riduzione è in grado di determinare la massa finale (9,10).

È oramai largamente accettato che immediatamente dopo la nascita esista un incremento transiente della massa beta cellulare, sia nell’uomo, sia nell’animale (11).
Successivamente la massa beta cellulare aumenta in relazione all’aumentare del peso corporeo (12,13) fino al raggiungimento di una condizione di stabilità nella vita adulta.
Durante la vita adulta esistono condizioni fisiopatologiche in grado di modulare la massa beta cellulare. Per esempio, l’obesità e l’insulino-resistenza determinano un incremento della massa beta cellulare, tanto nell’uomo (4,14) quanto nelle modellistiche animali (15-19).

La gravidanza ugualmente determina un incremento della massa beta cellulare di un fattore stimato di 2,5 volte (20,21).
Il post partum, viceversa, è un esempio di diminuzione della massa beta cellulare (22,23), così come le condizioni di iperinsulinismo determinate da ipersecrezione di insulina da parte di insulinomi pancreatici (24).
A supporto della dinamicità della massa beta cellulare esistono poi numerosi modelli sperimentali nei roditori comprendenti la pancreasectomia parziale, la legatura del dotto di Wirsung e il cellophanewrapping del pancreas, l’infusione di glucosio in acuto o in cronico, la somministrazione di agenti tossici per la cellula beta quali la streptozotocina durante il periodo neonatale, la somministrazione di potenziali fattori di crescita quali gastrina e GLP-1 o il suo equivalente farmacologico exenatide.

Nei roditori la vita media di una cellula beta in condizioni fisiologiche è stata stimata essere di 60 giorni (25). Se esiste un generale consenso sul fatto che la massa beta cellulare possa essere dinamica e non statica, non esiste al momento consenso sui meccanismi che regolano il turnover beta cellulare.
L’espansione della massa beta cellulare può avvenire per aumento delle dimensioni (ipertrofia), per divisione mitotica di cellule beta differenziate (proliferazione) o per differenziazione a partire da precursori (neogenesi), mentre la riduzione può avvenire per riduzione delle dimensioni cellulari (atrofia), morte (prevalentemente per apoptosi) o perdita della stabilità fenotipica (dedifferenziazione).
Il contributo dato da ciascuno dei meccanismi descritti nella determinazione della massa beta cellulare non è costante e può variare da specie a specie, in funzione dell’età e delle condizioni fisiopatologiche, o dei modelli utilizzati (9,10).


Modulazione della massa beta cellulare: proliferazione meglio di differenziazione?

Recentemente, mediante l’utilizzo di esperimenti di lineage tracing, è stato possibile identificare nel topo il meccanismo che principalmente regola il turnover delle beta cellule nella vita postnatale.
La stragrande maggioranza delle beta cellule deriva infatti da beta cellule preesistenti, dimostrando che la proliferazione, più che la differenziazione, è il meccanismo principalmente coinvolto nella formazione di nuove cellule beta (26-29).
A supporto ulteriore di questa conclusione è l’evidenza che l’arresto forzato del ciclo cellulare delle cellule beta riduce drammaticamente la massa beta cellulare postnatale (e non quella embrionale) e di conseguenza che la presenza di eventuali precursori non è in grado di compensare e mantenere la massa beta cellulare in assenza di una proliferazione delle cellule beta (30-32).

Il suggerimento derivante da questi studi è quindi che le cellule beta differenziate mantengono una significativa capacità proliferativa e che questa rappresenta il target terapeutico ideale per la ricosti tuzione del patrimonio beta cellulare.
Come tutte le cellule somatiche, anche le cellule beta regolano la proliferazione con l’entrata e la progressione nel ciclo cellulare.

La conoscenza della regolazione del ciclo cellulare delle beta cellule è quindi un passo fondamentale per poter intraprendere strategie volte a incrementare la massa beta cellulare nell’adulto.
Nel modello murino è stato possibile dimostrare che molecole regolatorie della fase G1/S (come per esempio D cyclins, cdk-4, p18, p21, p27) sono critiche per la proliferazione e che, come regola generale, le cellule beta appaiono cellule a lenta proliferazione in cui sono espresse tutte le pro teine inibitrici del ciclo cellulare cercate.

In conseguenza di questo, la perdita di un solo brake del ciclo cellulare (p18, p27, p21, pRb, p53) non determina generalmente la proliferazione, mentre questo si osserva in seguito a perdita di più brake (p18 plus p27, pRb plus p53).

Se è vero che nel modello murino le beta cellule sono in grado di andare incontro a un turnover elevato e nei modelli sperimentali a una capacità adattativa espansiva notevole, altrettanto vero è che questa capacità nell’uomo deve ancora essere dimostrata.
Per esempio nel modello murino la massa beta cellulare è in grado di aumentare di 10 volte per ipertrofia e proliferazione in risposta all’insulino-resistenza determinata dall’obesità (33).

Nell’uomo l’obesità è in grado di determinare un incremento solo del 50% della massa beta
cellulare, principalmente dovuta a un incremento modesto della dimensione delle isole e con evidenze di un incremento marginale dei marker di proliferazione (4).
Più in generale, la doppia colorazione per Ki-67 e insulina nel pancreas adulto umano mostra la presenza di 0,05 beta cellule positive per isola (4), mentre la corrispondente frequenza in un topo adulto (1 anno) è almeno 10 volte più grande in animali magri (0,5
cellule per isola) e ancora di più in animali obesi (33).

Nel roditore l’esecuzione di una pancreasectomia del 90% determina un diabete transitorio e la massa beta cellulare rigenera velocemente in due settimane (34-36).
Nell’uomo una pancreasectomia del 50% non è caratterizzata da eventi di rigenerazione o proliferazione beta cellulalre (37) e determina insorgenza di diabete nei soggetti che aumentano di peso (38).

Analogamente a quanto osservato nell’uomo, nel cane adulto una pancreasectomia del 50% comporta alterazione del metabolismo del glucosio nel breve periodo (39) e diabete nel lungo periodo (40). Se dunque non vi sono dubbi che la replicazione delle cellule beta rappresenti un’importante risorsa di beta cellule nel piccolo animale, è molto meno chiaro quale sia il reale peso della duplicazione nel mantenere la massa beta cellulare di un pancreas adulto umano.

Indipendentemente dalla capacità “naturale” delle beta cellule del pancreas umano di duplicare, anche la possibilità di indurre forzatamente (farmacologicamente) la loro prolifera zione è potenzialmente limitata da alcuni aspetti: innanzitutto la necessità di individuare pathway regolatori della proliferazione specifici della beta cellula per evitare uno stimolo proliferativo generalizzato predisponente allo sviluppo di neoplasie; secondariamente, al momento non siamo in grado di comprendere esattamente la conseguenza di una forzata duplicazione delle cellule beta. Infatti, una inappropriata proliferazione, accanto allo sviluppo potenziale di neoplasie endocrine, potrebbe attivare anche controprocessi soppressivi in grado di spingere le cellule beta “inappropriatamente” proliferanti verso stadi terminali quale la morte per apoptosi o forme di arresto irreversibile del ciclo cellulare quali la senescenza (41).

Come regola generale, l’espansione delle beta cellule umane in vitro è risultata fino a ora estremamente difficoltosa, in genere quantitativamente irrilevante a scopi terapeutici, e caratterizzata da un processo di dedifferenziazione con perdita della capacità di produzione e secrezione dell’insulina (42).

Comunque sia, nell’ambito della terapia del diabete mellito, un certo numero di terapie finalizzate alla formazione di cellule beta per proliferazione o inibizione della morte per apoptosi sono in corso di valutazione, in alcuni casi anche con studi clinici.

Effetti proliferativi sulle cellule beta sono stati riportati per numerosi ormoni di origine gastrointestinale (per esempio GLP1, GLP2, gastrina, bombesina, colecistochinina), tutti accomunati dal fatto di agire su recettori a sette domini transmembrana in grado di determinare un incremento dell’AMP ciclico.

Un ruolo potenziale della gastrina nel ricostruire la massa beta cellulare è stato proposto nel 2005 sulla base di esperimenti nel topo NOD43 e sull’evidenza di un’aumentata proliferazione delle cellule beta nelle isole umane di pazienti affetti da gastrinoma (44). Tuttavia il potenziale terapeutico della gastrina è limitato dagli effetti “collaterali” a carico del sistema gastrointestinale (diarrea, ulcera peptica).

Clinicamente più promettente è la possibilità di utilizzare analoghi di GLP1 o inibitori della dipeptidil peptidasi IV che hanno mostrato in modelli murini la capacità di aumentare la massa beta cellulare (45), ma l’evidenza che questo possa avvenire anche nell’uomo al momento è mancante.

L’induzione della proliferazione delle cellule beta è stata riportata anche in risposta a fattori di crescita quali l’ormone della crescita (GH, growth hormone), il fattore di crescita insulino simile (insulin like growth factor-1), il fattore di crescita epiteliale (EGF, epithelial growth factor), il fattore di crescita degli epatociti (HGF, hepatocyte growth factor) e il fattore di cre-
scita dei fibroblasti (FGF, fibroblast growth factor) ma, diversamente dalle incretine, questi fattori di crescita non agiscono in modo specifico sulle beta cellule e quindi possono causare effetti sistemici con elevato rischio di indurre neoplasie.

Recentemente un’azione diretta sul turnover della massa beta cellulare è stata ipotizzata per alcuni farmaci già clinicamente utilizzati.
Metformina ha mostrato, per esempio, la capacità in vitro di inibire l’apoptosi delle cellule beta umane (46), ma quale ruolo questo meccanismo giochi nella preservazione della massa beta cellulare osservato nel trattamento con metformina nei diversi studi clinici è al momento sconosciuto (47,48).

La preservazione della funzione beta cellulare nelle donne con diabete gestionale trattate con troglitazone ha recentemente portato a speculare un ruolo benefico dei glitazonici sulla massa beta cellulare (49).
Successivi esperimenti in vitro su linee beta cellulari o isole umane hanno mostrato un’inibizione dell’apoptosi delle beta cellule da parte dei glitazonici associata all’attivazione
del pathway PI3K/AKT50.

Questo meccanismo potrebbe spiegare la relativa lenta velocità di deterioramento delle cel-
lule beta osservata nei pazienti diabetici di tipo 2 trattati in monoterapia con rosiglitazone (48).

L’uso dei glitazonici come strategia di prevenzione del diabete (agendo sul turnover della massa beta cellulare) deve però essere bilanciato con la crescente evidenza degli effetti collaterali di questa classe di composti comprendenti scompenso cardiaco, perdita di massa ossea e infarto miocardico (51).

Infine, dato che in alcuni trial eseguiti per valutare gli effetti cardiovascolari degli ACE-inibitori si è evidenziata una riduzione dell’incidenza del diabete mellito di tipo 2, è stato ipotizzato anche un ruolo di questa classe di farmaci sul turnover della massa beta cellulare.

Studi in vitro su isole umane hanno effettivamente suggerito una riduzione dell’apoptosi beta cellulare in presenza di ACE-inibitori, riduzione correlata alla riduzione dello stress ossidativo (52).
La capacità degli ACE-inibitori di prevenire il diabete mellito non è stata però confermata in
recenti trial con ramipril in pazienti con ridotta tolleranza al glucosio (53), per cui al momento qualsiasi ipotesi di un’azione degli ACE-inibitori in vivo sulla massa beta cellulare rimane discutibile.

Un’azione sfavorevole sul turnover beta cellulare è stata invece suggerita per le sulfoniluree in quanto in grado di determinare in vitro un incremento dell’apoptosi in isole umane (54).
Anche in questo caso rimane da chiarire quanto questo meccanismo giochi un ruolo chiave per spiegare l’osservazione clinica del rapido declino della funzione beta cellulare e del precoce fallimento del trattamento nei pazienti trattati con sulfonilurea (55).

Nel campo della proliferazione delle cellule beta si deve infine segnalare anche un approccio di terapia genica volto all’inserimento reversibile di geni in grado di immortalizzare le cellule beta.
Narushima (56), tramite l’inserzione e successiva rimozione di due geni immortalizzanti (SV40T e hTERT), è riuscito a immortalizzare in modo reversibile le cellule beta umane.
In termini di secrezione insulinica tali cellule rispondono come cellule beta normali, anche se con una potenza minore (30-40% di contenuto insulinico).
Nel modello animale le stesse cellule sono risultate in grado di mantenere la condizione di normoglicemia per tempistiche superiori ai 7 mesi.

In un’ottica di utilizzo clinico, oltre alla problematica di utilizzare cellule massicciamente manipolate con geni potenzialmente rilevanti per l’oncogenesi, bisogna sottolineare che il processo di ingegnerizzazione è risultato altamente inefficiente (solo 1 su 253 linee risultata idonea) e, considerando che per normalizzare la glicemia nel topo sono stati neces
sari 3 milioni di cellule, si deve stimare, per curare il diabete nell’uomo, una numerosità di 1 x10 (12) cellule, quantità che in vitro richiede numerose espansioni con alta probabilità di induzione di mutazioni.

Differenziazione di cellule beta: criteri per definire una cellula staminale o un precursore della beta cellula

Per poter affermare di aver identificato un precursore o una cellula staminale in grado di differenziare in cellula beta è necessario rispettare criteri metodologici rigorosi onde evi tare potenziali errori interpretativi abbondantemente accaduti in passato.
È opinione condivisa che la cellula staminale o progenitrice candidata debba rispettare i seguenti criteri:
1) la cellula staminale o progenitrice deve essere isolata per clonaggio o per espressione di marker specifici, mentre parlare di una popolazione originale arricchita in precursori o staminali non è sufficiente;
2) la differenziazione in vitro in una beta cellula deve essere inequivocabilmente dimostrata. L’espressione di insulina di per sé non è sufficiente a definire una cellula come una beta cellula e l’espressione di altri marker è necessaria (Pdx1/ipf1, glut2, glucochinasi ecc.);
3) studi ultrastrutturali devono essere in grado di confermare la presenza di granuli maturi di secrezione;
4) la funzione in vitro delle cellule endocrine differenziate deve essere simile a quella della controparte naturale, che per le cellule beta significa una secrezione insulinica adeguata in risposta al glucosio, agli ormoni incretinici e ai secretagoghi con proprietà elettrofisiologiche adeguate;
5) la funzione deve essere dimostrata in vivo in animali diabetici dove le cellule endocrine devono essere in grado di mantenere in maniera riproducibile e duratura il controllo glicemico con la contro-dimostrazione che la loro rimozione determini la ricomparsa del diabete.
Attualmente sussistono significative controversie sui risultati ottenuti nell’area della differenziazione beta cellulare e, se si rispettano i criteri sopraelencati, nessuna cellula staminale adulta in grado di dar vita a una beta cellula nell’uomo è stata caratterizzata. Molti candidati sono stati identificati, isolati e parzialmente caratterizzati, ma i protocolli di differenziazione fino a ora proposti hanno permesso di ottenere cellule con capacità secretoria dell’insulina estremamente ridotta rispetto a quella di una cellula beta.

Differenziazione di cellule beta: cosa ci insegna l'embriogenesi pancreatica?

Uno degli assunti della ricerca nel campo della differenziazione beta cellulare è che le cellule progenitrici nell’ontogenesi insulare e la rigenerazione delle isole dopo la nascita abbiano meccanismi strettamente correlati se non addirittura identici.

Dallo studio della organogenesi pancreatica è quindi possibile trarre due importanti insegnamenti per la differenziazione delle cellule beta:
I) durante lo sviluppo del pancreas numerosi fattori di trascrizione sono espressi in modo sequenziale e questo permette di poter utilizzare gli stessi per identificare cellule staminali/progenitrici con potenziale differente.

Attraverso esperimenti di lineage tracing si è dimostrato che le cellule progenitrici esprimenti Pdx1/Ptf1a nel pancreas embrionale sono in grado di dar vita a tutte le tipologie cellulari pancreatiche. Una sottopopolazione di queste cellule destinate a dare origine al pancreas endocrino esprime in modo transiente il gene per la neurogenina 3 (Ngn3) e le cellule Ngn3+sono in grado di differenziare in tutte le cellule endocrine dell’isola incluse le cellule beta (57).

Gli studi effettuati utilizzando modelli murini di knocking out di geni candidati ha permesso una dettagliata conoscenza del processo di differenziazione del pancreas endocrino in termini di espressione di fattori di trascrizione (58) permettendo di ricostruire nel roditore una gerarchia temporale e funzionale molto chiara.

La conferma della rilevanza anche nell’uomo dei fattori trascrizionali coinvolti nello sviluppo pancreatico ci viene fornita indirettamente dalla progressiva caratterizzazione molecolare del MODY (maturity onset diabetes of the young).

Il MODY è una forma di diabete non autoimmune a trasmissione autosomica dominante con elevata penetranza, causato da una mutazione puntiforme o da una delezione di geni. Sono attualmente classificate 6 forme di MODY e, a eccezione del MODY 2 che è associato a un difetto della glucochinasi (59), le altre 5 mutazioni riguardano fattori di trascrizione.
La mutazione in omozigosi di Pdx1/Ptf1a determina l’agenesia del pancreas mentre la sua mutazione in eterozigoti determina il MODY 4 (60).

II) Il pancreas deriva dall’endoderma embrionale (58) ma numerosi fattori solubili prodotti dagli altri foglietti germinali sono rilevanti per lo sviluppo. In particolare l’interazione epitelio-mesenchimale risulta di particolare rilevanza (65) ed è oramai chiaro che segnali derivanti dal mesenchima, ancorché non istruttivi, siano comunque permissivi per lo sviluppo del pancreas.
Tra questi sono stati caratterizzati numerosi fattori solubili quali i membri della famiglia dell’EGF, del FGF e vari altri fattori di crescita.
Molti di questi fattori sono stati utilizzati nei protocolli di differenziazione beta cellulare.

Differenziazione di cellule beta a partire da cellule staminali/progenitrici pancreatiche

Se esista una cellula pancreatica adulta progenitrice o staminale in grado di differenziare in beta cellula è motivo di discussione e sono state utilizzate strategie differenti per la sua eventuale identificazione e isolamento.

Seaberg (66) ha suggerito l’esistenza di una cellula staminale pluripotente presente a bassa frequenza (0,02-0,03%) nel pancreas murino capace di differenziarsi in cellule neuronali, cellule endocrine e proto-beta cellule. Utilizzando una strategia di coltura oligo clonale a partire da pancreas adulto di topo in presenza di FGF2 e EGF ha ottenuto lo sviluppo di colonie monoclonali (2000-10.000 cellule) esprimenti marcatori beta cellulari a livello di mRNA (insulina, glucochinasi, glut2, Pax6, Beta2/neuroD, Hlxb9, Isl-1, Nkx2.2, Nkx6.1 e PDX-1) e a livello proteico (insulina, C-peptide e PDX-1).
Queste cellule sono risultate in grado di incrementare le concentrazioni intracellulari di calcio e di rilasciare insulina quando stimolate con elevate concentrazioni di glucosio. L’identità della cellula originale in grado di dar vita alle colonie però non è stata caratterizzata e il contributo di queste cellule alla dinamicità della massa beta cellulare rimane sconosciuto così come la loro funzione in vivo.

Sempre nel modello murino, utilizzando un approccio di purificazione per citometria a flusso e successiva analisi clonale, Suzuky (67) ha proposto le cellule positive per c-met (il recettore di HGF) come cellule staminali/progenitrici che costituirebbero circa l’1% delle cel lule pancreatiche e sarebbero distribuite a livello sia del dotto sia del tessuto acinare.

Più recentemente Hao (68) ha suggerito l’esistenza nel compartimento non endocrino del pancreas umano di cellule epiteliali in grado di dar vita a cellule producenti insulina in vivoquando cotrapiantate con cellule pancreatiche fetali. Anche in questo caso l’identità della cellula originale non è stata caratterizzata né è stata provata la sua esistenza nel pancreas nativo, potendo quindi il tutto essere frutto della manipolazione in vitro.
Sulla base delle analisi dei modelli di rigenerazione pancreatica nei roditori è ragionevole pensare che la cellula staminale pancreatica, se esiste, risieda a livello dei dotti del pan creas.

Per questa ragione diversi gruppi hanno utilizzato preparazioni pancreatiche arricchite per cellule duttali come materiale iniziale per generare nuove isole pancreatiche.
Sebbene siano stati riportati alcuni successi (69-72), i dati pubblicati richiedono una revisione critica.

Ramina (69), partendo da cellule epiteliali duttali pancreatiche isolate manualmente da topi NOD prediabetici, ha riportato la possibilità di generare nuove isole pancreatiche con una potenzialità di espansione di circa 10.000 volte utilizzando EGF, HGF e nicotinamide.

Le neo-isole trapiantate sotto la capsula renale sono state descritte essere in grado di normalizzare la glicemia in modelli di diabete nel topo. Gli esperimenti in vivo sono però passibili di critica poiché, oltre a un problema di numerosità, gli autori non hanno mostrato se, una volta asportato il trapianto, il ricevente sviluppasse nuovamente diabete, non dimostrando così inequivocabilmente che il controllo glicemico dipendeva dalle neo-isole impiantate.

Bonner-Weir (70) ha riportato la possibilità di ottenere neo-isole da colture arricchite in cellule epiteliali di dotto nel topo, ma anche in livello proteico (insulina, C-peptide e PDX-1). Queste cellule sono risultate in grado di incrementare le concentrazioni intracellulari di calcio e di rilasciare insulina quando stimolate con elevate concentrazioni di glucosio. L’identità della cellula originale in grado di dar vita alle colonie però non è stata caratterizzata e il contributo di queste cellule alla dinamicità della massa beta cellulare rimane sconosciuto così come la loro funzione in vivo.
Non è inoltre da escludere che, nonostante la purificazione, cellule insulari contaminanti legate ai dotti vadano incontro a proliferazione giustificando parte dei risultati ottenuti.

Un esempio di strategia alternativa per produrre beta cellule a partire dal dotto pancreatico è stata riportata da Heremans attraverso l’induzione dell’espressione di Ngn3 o neuroD/beta 2 in dotti umani utilizzando l’infezione con adenovirus (73).
Questo tipo di approccio dimostra che effettivamente un fenotipo neuroendocrino può essere ottenuto a partire da cellule duttali, ma il contenuto insulinico ottenuto è risultato basso, con una secrezione non modulata dal glucosio.

Lo sforzo attuale nel dimostrare la possibilità dell’esistenza di neogenesi insulare a partire dal dotto è legata allo sviluppo di metodiche per ottenere preparazioni pure di dotti (71) o topi transgenici per lineage tracing (74) duttale.

Cellule staminali/progenitrici pancreatiche sono state ipotizzate anche all’interno della componente acinare (75-77), ma recenti esperimenti di lineage tracingacinare-specifico hanno escluso la possibilità di un contributo diretto delle cellule acinari alla massa beta cellulare (78).

Cellule staminali/progenitrici pancreatiche: cellule nestina positive e transizione epitelio mesenchimale, due promesse mancate?

La possibilità di identificare le cellule staminali/progenitrici del pancreas attraverso l’espressione del filamento intermedio nestina, un marker della cellula staminale neuronale, è stata suggerita nel recente passato.

Zulewski (79) e Abraham (80) hanno infatti riportato che cellule esprimenti nestina posso no essere isolate ed espanse in vitro dalle isole pancreatiche (sia umane sia di roditori). Nella stessa direzione differenti studi hanno supportato questa ipotesi (66, 81, 82).

In vitro è stato suggerito che le cellule positive per nestina possono andare incontro ai primi stadi di differenziazione beta cellulare e che le colture a lungo termine possano essere una sorgente di precursori per le beta cellule (83,84).

In vivo, utilizzando un modello di topo transgenico EGFP/nestina, Bernardo ha mostrato (85) l’espressione di marker sia del pancreas esocrino sia di quello endocrino nelle cellule positive per nestina.

A fronte di queste evidenze, numerosi recenti lavori hanno contestato la positività per nestina come marker di precursore beta cellulare. Una dettagliata analisi dei primi stadi dello sviluppo del pancreas umano ha dimostrato che i precursori endocrini non esprimono nestina (86).
Inoltre, è stato riportato che l’espressione di nestina nelle cellule pancreatiche è limitata alla componente endoteliale dei vasi (87,88).

Infine, esperimenti di lineage tracing nel topo (89-91) e nell’uomo (92) hanno dimostrato in modo conclusivo che la componente positiva per nestina contribuisce alla formazione della microvascolatura, ma non alla componente endocrina delle isole.

Numerosi autori hanno riportato la possibilità di ottenere cellule di tipo mesenchimale da colture di tessuto endocrino o esocrino umano (82,93-99).
Anche se un’approfondita analisi di queste cellule non è ancora stata riportata, si è ipotizzato che questa componente derivi dalla transizione epiteliomesenchimale (EMT, epithelial-to-mesenchymal transition) delle cellule beta (82, 93-96, 98).
In accordo con questo modello, la EMT è caratterizzata da una drastica riduzione dell’espressione di insulina nelle beta cellule accompagnata a una trasformazione delle stesse in una popolazione di progenitori mesenchimali ad alta capacità differenziativa che possono essere generati in quantità virtualmente illimitate.

Diversi gruppi hanno riportato vari gradi di successo nella espansione e seguente ridifferenziazione delle cellule mesenchimali in beta cellule in vitro, e in almeno uno studio (96) un’espansione fino a 10 (12) volte è stata ottenuta in assenza di fattori di crescita esogeni. Su questa base diversi ricercatori hanno ipotizzato per il futuro la possibilità, attraverso l’induzione di una efficiente ridifferenziazione in beta cellule, di utilizzare le cel lule mesenchimali per la terapia del diabete (100).

La completa affermazione dell’ipotesi della EMT richiede però la dimostrazione conclusiva che le beta cellule e non altri tipi di cellule già presenti nelle isole diano vita ai precursori mesenchimali.

Recentemente differenti gruppi attraverso esperimenti di lineage tracing hanno riportato evidenze conclusive nel topo contro l’esistenza del fenomeno di EMT delle cellule beta, dimostrando che la popolazione di cellule mesenchimali ottenute dal pancreas non derivano dalla differenziazione delle beta cellule (101-104).
Al momento, a dispetto di queste evidenze, l’esistenza di una EMT non può essere esclusa a priori nell’uomo e l’origine dei precursori mesenchimali non è ancora stata chiarita.

Differenziazione di cellule beta a partire da cellule staminali/progenitrici non pancreatiche: precursori endodermici (fegato e intestino)

Le cellule beta condividono l’origine endodermica con il fegato e l’intestino (105,106) e la comune origine embrionale rende ovviamente potenzialmente più semplice la cross differenziazione tra questi organi, come è facilmente osservabile in fenomeni di transdifferenziazione spontanea del pancreas in fegato in alcune condizioni patologiche (107-109).

Similarmente per l’intestino, l’analisi nei topi con delezione del fattore di trascrizione ptf1a mostra che le cellule originariamente destinate a diventare pancreas acquisiscono una caratterizzazione intestinale. Sulla base di questo background molti gruppi hanno testato la possibilità di transdifferenziare cellule epatiche o intestinali in cellule beta (110).

L’espressione ectopica dei geni pancreatici quali Pdx-1 o neuroD è stata in grado di indurre un programma di espressione genica pancreatica negli epatociti includendo l’espressione di insulina (111-117) e alcuni studi hanno mostrato effettivamente la possibilità di una transdifferenziazione dal fegato a (79) pancreas partendo da cellule epatiche umane sia adulte sia fetali (118,119).

Cellule epatiche fetali trasdotte con la telomerasi umana (hTERT) e successivamente con pdx-1, sono in grado di differenziare in cellule con capacità di produzione, stoccaggio e secrezione di insulina (112).
La secrezione insulinica appare regolata e le cellule ottenute sono in grado di raggiungere e mantenere la normoglicemia per periodi prolungati nel topo diabetico immunodeficiente. Risultati altrettanto promettenti sono stati ottenuti partendo da epatociti umani adulti in cui la sovraespressione di Pdx-1 e l’utilizzo di alcuni fattori differenziativi (activina-A, nicotinamide, HGF) permette una completa transdifferenziazione in cellule secernenti insulina in grado di normalizzare la glicemia nel topo diabetico immunodeficiente (118).

Per ottenere cellule secernenti insulina a partire dal fegato e dall’intestino sono stati suggeriti anche approcci non legati alla transdifferenziazione per espressione di fattori di trascrizione, come per esempio la differenziazione di cellule beta a partire da oval stem cell epatiche e la possibilità di ingegnerizzare le cellule K dell’intestino con il gene dell’insulina.
Yang (117) ha riportato che una popolazione altamente purificata di oval stem cell ottenuta dal fegato è in grado di transdifferenziare in presenza di un microambiente caratterizzato da alti livelli di glucosio. Le cellule ottenute sono in grado di costruire strutture simili alle isole, con l’espressione dei marker di differenziazione pancreatica e la capacità di normaliz zare la glicemia in vivonel topo.

Kiefer (120), supportato dall’evidenza che le cellule K dell’intestino possiedono caratteristi che chiave delle cellule endocrine, ha ingegnerizzato le stesse a produrre e secernere insulina con modalità glucosiodipendente, generando così delle beta cellule funzionali.
Ovviamente lo sviluppo di vettori robusti e sicuri per la terapia genica delle cellule K e/o delle cellule epatiche potrà apri re orizzonti clinici per queste strategie.

Differenziazione di cellule beta a partire da cellule staminali/progenitrici non pancreatiche: precursori mesodermici (midollo osseo, cordone ombelicale)

La possibilità di ottenere cellule producenti insulina a partire da precursori mesodermici (midollo osseo e cellule circolanti del sangue) appare particolarmente attraente per la facilità di recupero del materiale e la possibilità di utilizzo di una sorgente autologa.
In vitro si è dimostrato in differenti modelli (topo, ratto e uomo) che cellule di derivazione dal midollo osseo, in particolare cellule staminali mesenchimali, sono in grado di diffe renziare in cellule producenti insulina e in qualche caso di correggere il diabete in modelli animali (121-125).
In modo similare, cellule staminali mesenchimali derivate da tessuto adiposo (126) e sottopopolazioni di monociti derivati dal sangue circolante (127,128) hanno mostrato capacità di espressione di insulina.
In genere i livelli di espressione insulinica riportati in questi modelli sono risultati bassi.
In vivo, gli studi volti a valutare il contributo del midollo osseo nella rigenerazione pancreatica riportano risultati contraddittori.

Ianus (129) ha riportato che il midollo osseo contiene cellule che hanno la capacità di differenziare in cellule beta competenti in vivodimostrando che l’1,7-3% delle beta cellule del pancreas sono di origine midollare dopo 4-6 settimane da un trapianto di midollo nel topo. Gli stessi dati non sono stati confermati da altri gruppi e successivi studi hanno ripor tato frequenze molto più basse (0,004%) o addirittura l’assenza totale di fenomeni di rigenerazione beta cellulare di origine midollare (130-132).
Inoltre, più in generale, l’evidenza che la fusione cellulare piuttosto che la differenziazione sia alla base di numerosi processi di apparente differenziazione del midollo osseo in tessuti ectodermici o endodermici rende ancora più controversi gli studi compiuti (133,134).

Recentemente il potenziale ruolo del midollo osseo nella rigenerazione delle beta cellule è stato rivalutato in un’ottica differente. Se infatti la differenziazione diretta risulta altamente improbabile (135), numerose evidenze sperimentali suggeriscono che cellule di derivazione midollare siano in grado di favorire la rigenerazione endogena delle beta cellule (133,136-140), probabilmente attraverso la differenziazione di precursori endoteliali e l’induzione del pathwayc-Met/HGF141.

A supporto di questi risultati recentemente è stato dimostrato che l’infusione di cellule staminali mesenchimali in topi NOD/Scid dopo distruzione delle isole mediante l’utilizzo di streptozotocina è in grado di aumentare il numero di beta cellule endogene con consecutivo miglioramento dell’iperglicemia (142).

Accanto al midollo osseo, alcuni studi hanno riportato la possibilità di utilizzare come sorgente di cellule staminali nella terapia del diabete il cordone ombelicale.
L’esistenza di cellule staminali mesenchimali o con caratteristiche embrionali nel sangue del cordone ombelicale è stata riportata (143-144) e alcuni lavori hanno descritto la possibilità di differenziare cellule che esprimono marker caratteristici della cellula endocrina (Isl-1, PDX-1, Pax-4 e Ngn3)145 o addirittura producenti l’insulina a partire dal cordone ombelicale (146-148).
In modelli murini di diabete di tipo 1 e 2 le cellule mesenchimali derivanti dal cordone ombelicale si sono mostrate capaci di influenzare la sopravvivenza delle beta cellule e il controllo glicemico (149,150).

I dati sperimentali in vitro e in vivo, associati alla facile reperibilità delle cellule staminali midollari e del cordone ombelicale e all’esperienza clinica già diffusamente acquisita nel campo ematologico, hanno permesso di iniziare alcuni studi clinici nell’uomo.
Voltarelli (151) (ClinicalTrials.gov Identifier: NCT00315614) ha riportato uno studio clinico di fase I/II su un gruppo di 15 pazienti sottoposti a trapianto di cellule staminali ematopoietiche autologhe nelle 6 settimane successive alla diagnosi di diabete di tipo 1 utilizzando un protocollo immunosoppressivo non mieloablativo con ciclofosfamide e globuline antitimociti.

Quattordici dei 15 pazienti hanno corretto la dipendenza dall’insulina (la durata maggiore è al momento fino a 35 mesi) e simultaneamente i livelli di peptide C sono aumentati in modo sostanziale rispetto ai valori pre-intervento.

Recentemente, Haller ha riportato i dati sviluppati all’Università della Florida (152) sull’utilizzo dell’infusione del cordone ombelicale autologo in pazienti con diabete mellito di tipo 1 all’esordio (ClinicalTrials.gov Identifier: NCT00305344).

Undici pazienti di età compresa tra i 2 e i 10 anni, di cui era disponibile il sangue del cordone ombelicale, sono stati infusi al momento dell’esordio della malattia e l’andamento metabolico comparato a 6 mesi di distanza con casi controllo.
I risultati hanno mostrato valori di emoglobina glicosilata e fabbisogno insulinico significativamente più bassi, con una possibile preservazione della secrezione di peptide C nei pazienti infusi con il cordone ombelicale.

Da sottolineare che in entrambi gli studi non è stato possibile chiarire se il beneficio metabolico della procedura fosse dovuta alla infusione delle cellule staminali ematopoietiche o alla immunomodulazione indotta dalla procedura.

La possibilità di utilizzare una infusione arteriosa di cellule mononucleate di derivazione midollare direttamente a livello del pancreas attraverso l’arteria splenica con finalità pura mente legata alla rigenerazione beta cellulare autologa, in assenza di trattamenti immunosoppressori, è stata riportata nel 2005 dal gruppo argentino diretto da Fernandez-Vina.
Nonostante i dati riportati al 45th Annual Meeting of the American Society of Cell Biology di San Francisco nel 2005 mostrassero un enorme beneficio della procedura nel paziente diabetico di tipo 2 (sospensione della terapia farmacologica nell’84% dei pazienti con diabete di tipo 2 trattati) i dati non sono stati al momento pubblicati.

Uno studio clinico simile di fase I/II è in corso al momento alla Shandong University in Cina (ClinicalTrials.gov Identifier: NCT00465478).

Differenziazione di cellule beta a partire da cellule staminali/progenitrici non pancreatiche: altre fonti

Molti studi hanno riportato la possibilità di differenziare cellule producenti insulina a partire da cellule adulte ottenute dal cervello (153), dalla cute (154), dalle ghiandole salivari (155) dalla milza (156).

L’interpretazione dei dati che suggeriscono una così ampia plasticità rimane controversa. Alcuni degli studi sono stati successivamente non confermati da altri gruppi come nel caso della milza (157-159) mentre nel caso delle cellule staminali neuronali (153) per ora manca una validazione che si tratti di vere beta cellule e non di neuroni che esprimono bassi livelli di insulina. Infatti, a dispetto della loro diversa origine embrionale, il programma di espressione genica dei neuroni e delle beta cellule durante lo sviluppo è sorprendentemente simile, probabilmente dovuto alle fisiologiche similitudini nella funzione secretoria e nell’accoppiamento elettrico.

La dimostrazione dell’esistenza di cellule staminali multipotenti o addirittura totipotenti a livello del liquido amniotico (160), della placenta (161,162) e delle gonadi adulte (163,164) ha spinto a valutare la possibilità di ottenere cellule insulino-secernenti a partire da queste fonti (165,166). Anche in questo caso i dati al momento disponibili sono limitati e l’effettiva potenzialità di queste fonti per la terapia del diabete mellito dovrà essere confermata nei prossimi anni.

Differenziazione di cellule beta a partire da cellule staminali embrionali

Le cellule staminali embrionali (ES), in confronto a tutte le altre potenziali risorse di cellule beta, hanno alcuni vantaggi teorici: possono essere derivate dallo stesso paziente, hanno una illimitata capacità di espansione e, quando sono messe nel corretto contesto (per esempio embrione durante lo sviluppo), sono in grado di dare vita a tutte le tipologie cellulari del corpo, comprese le cellule beta. Il primo studio che ha riportato la generazione di cellule producenti insulina a partire da cellule staminali embrionali di topo risale al 2000 (167).

Utilizzando un sistema di cell trapping, Soria è stato in grado di ottenere un clone cellulare secernente insulina a partire da ES indifferenziate.
Cluster cellulari ottenuti dal clone, una volta trapiantati nel topo diabetico, si sono dimo strati in grado di indurre normoglicemia anche se il numero di cellule insulino-positive ottenute era molto piccolo. La possibilità di ottenere strutture similari alle isole con capacità
di secernere insulina in modo regolato in vitro e in vivo è stata successivamente dimostrata da altri gruppi nel topo (168-173), nella scimmia (174) e nell’uomo (175-180).
Tuttavia la ricerca in questo campo è attraversata da molte controversie.

In genere le cellule generate sono poche, non mostrano un contenuto insulinico significativo e una secrezione regolata in modo fisiologico.
Per alcuni studi è stato dimostrato che le cellule positive per insulina generate da ES in realtà non sono in grado di sintetizzare insulina de novo ma la positività sarebbe legata all’uptake di insulina dal medium di coltura (181,182).

Inoltre Milne ha suggerito che le ES nel topo differenziano rapidamente in endoderma extraembrionale, suggerendo che le cellule insulino-positive derivate non siano autentiche cellule beta (183).

Più in generale una limitazione cruciale per l’utilizzo delle ES nel paziente diabetico rimane il potenziale tumorigenico (169,170,184).

Oltre alle questioni scientifiche rimangono poi aperte le problematiche etiche legate all’utilizzo di materiale di origine embrionale.

Al di là di questo, i recenti solidi avanzamenti nel campo della differenziazione di cellule staminali embrionali umane in beta cellule (177,185) propongono questo approccio come una delle alternative più prometteti per la futura terapia cellulare del diabete.

Diabete mellito: un’opportunità per la terapia con cellule staminali?

Oltre alla possibilità di differenziazione in cellule producenti insulina, le cellule staminali hanno potenzialmente altri differenti campi di applicazione nella terapia del diabete mellito
Accanto alla possibilità di rigenerare il patrimonio beta cellulare, negli ultimi anni la medicina rigenerativa ha ipotizzato la possibilità di utilizzare cellule staminali e precursori per la terapia delle complicanze del diabete mellito.
Un grande sforzo è attualmente in atto per identificare strategie di rigenerazione nelle patologie croniche del rene comprendenti (81) anche la nefropatia diabetica.
Data l’impraticabilità al momento di generare in vitro il rene in toto, molti studi si sono indirizzati alla possibilità di trapiantare precursori renali.
Una delle strategie è quella di integrare nel rene nuovi nefroni (186).
L’impianto del metanefro in topi o ratti adulti (intraperitoneale o sotto la capsula renale) si è dimostrato in grado di dar vita a glomeruli vascolarizzati e alla maturazione di tubuli senza però connessione al sistema escretore del rene nativo (187-189).
Ugualmente il metanefro embrionale umano (190,191) è in grado, dopo impianto nel ratto, di sviluppare nefroni maturi capaci di produrre urina, pur in assenza di sviluppo dell’uretere.
Questi studi hanno dimostrato che l’impianto di tessuto renale embrionale in un ricevente e la sua susseguente maturazione a nefrone adulto funzionale è un processo possibile, anche se molti aspetti di questo approccio rimangono problematici, tra i quali la reale capacità funzionale del nuovo tessuto, la possibilità di ottenere lo stesso risultato in un milieu uremico e/o in un rene patologico e l’eticità dell’eventuale utilizzo di materiale di origine embrionale umano.

Una seconda strategia in studio è quella di riparare il rene in situ attraverso l’utilizzo di cellule staminali organo-derivate o midollo osseo-derivate.
Il rene, come altri organi, sembra possedere delle nicchie staminali identificate secondo gli studi a livello della papilla renale (192), del tubulo renale (193), della capsula di Bowman (194) o della regione corticale (195).
La potenzialità terapeutica di queste cellule nelle patologie croniche renali come la nefropatia diabetica non è al momento chiara, né esiste consenso su quali siano i marker per isolare eventualmente queste componenti dal rene adulto.
Collateralmente alla possibilità di identificare cellule staminali intrarenali, numerosi lavori hanno evidenziato un possibile contributo del midollo osseo ai fenomeni di riparazione renale dopo un’insufficienza renale acuta per ischemia e riperfusione (196-199), o in modelli sperimentali e clinici di danno renale quali glomerulonefriti (200) o microangiopatia trombotica (201).

Recentemente il potenziale contributo delle cellule staminali del midollo osseo nella riparazione renale è stato però messo in discussione, evidenziando alcuni problemi meto dologici dei precedenti studi (202,203).
Quindi, se al momento esiste una generale accettazione che il rene abbia un continuo turnover cellulare lento e una rapida capacità di riparazione tubulare dopo danno, l’origine cellulare del nuovo epitelio tubulare rimane controversa.
Sussistono evidenze che cellule staminali derivate dal midollo osseo siano in grado di migrare a livello del rene, ma sembra che il loro contributo alla rigenerazione tubulare sia minimo rispetto a quello delle cellule residenti.
Nonostante questo, la somministrazione ex vivo di cellule staminali mesenchimali di derivazione midollare è risultata benefica in vari modelli di insufficienza renale acuta (204-207).

Il meccanismo che presiede tale azione benefica è al momento motivo di discussione.

La transdifferenziazione o la fusione delle cellule staminali mesenchimali sono considerati eventi di peso irrilevante, mentre giocherebbe un ruolo chiave la capacità delle cellule staminali mesenchimali di modificare il microambiente renale inducendo dedifferenziazione e proliferazione delle cellule tubulari sopravvissute o differenziazione di eventuali cellule staminali residenti.

Alcune evidenze sperimentali suggeriscono un ruolo potenziale delle cellule staminali midollari non solo nei processi riparativi del tubulo, ma anche del glomerulo, modulando le cellule endoteliali e mesangiali (204-206), suggerendo un potenziale terapeutico anche nel campo delle nefropatie croniche quali quella diabetica (142).

Un ruolo determinante sia nella patogenesi sia nella terapia delle complicanze del diabete è giocato dalle cellule progenitrici endoteliali (EPC, endothelial progenitor cell).

Le EPC sono cellule derivate dal midollo osseo coinvolte nella neovasculogenesi e nella omeostasi endoteliale dell’adulto (208,209).
È stato suggerito che una bassa concentrazione di EPC nel sangue periferico possa avere un ruolo nella malattia cardiovascolare, nelle complicanze macrovascolari e microvascolari del diabete (210-215).

D’altra parte, nella eziopatogenesi della retinopatia proliferativa diabetica le EPC sarebbero coinvolte nella neogenesi vascolare (216-220).
Al di là del ruolo giocato nella eziopatogenesi delle complicanze, le EPC sono attualmente in studio anche in trial clinici per la terapia della neuropatia (221-223) (ClinicalTrials.gov Identifier: NCT00282685), della cardiopatia e dell’ischemia critica degli arti del paziente diabetico (215,224-226) (ClinicalTrials.gov Identifier: NCT00434616).

Analogamente alle EPC, anche le cellule staminali mesenchimali sono state utilizzate per la riparazione tessutale delle ulcere del piede diabetico (227-229) (ClinicalTrials.gov Identifier: NCT00292357).

Infine le cellule staminali trovano una potenziale applicazione nella terapia del diabete mellito di tipo 1 in relazione alla loro capacità immunomodulatoria (230).
È infatti da ricordare che il diabete mellito di tipo 1 è una patologica cronica su base autoim-
mune.

L’utilizzo di fonti cellulari alternative autologhe per la sostituzione funzionale delle cellule beta è destinata a fallire se non si inibisce la risposta autoimmune.
Ovviamente più problematico ancora è l’utilizzo di fonti allogeniche in cui alla risposta autoimmune si associa la risposta alloimmune. Non è compito specifico di questo articolo esaminare la letteratura sulle potenzialità immunomodulatorie delle cellule staminali, ma si vogliono comunque riportare due esempi di un utilizzo delle cellule staminali per la regolazione del sistema immune.

Il primo esempio è il già citato approccio del trapianto di cellule staminali ematopoietiche autologhe nelle 6 settimane successive alla diagnosi di diabete di tipo 1 (151).
Questo studio risulta paradigmatico per la descrizione della problematica dei costi/benefici che terapie di tipo cellulare, comprese quelle con cellule staminali, pongono.
Lo studio ha permesso di dimostrare la possibilità di ottenere un ampio periodo di insu lino-indipendenza dopo l’esordio del diabete di tipo 1 (8/15 dei pazienti hanno mantenuto l’insulino-indipendenza per più di un anno, che è il risultato clinico migliore fino a ora ottenuto nella terapia del diabete di tipo 1 all’esordio).
Al di là dei risultati clinici e della comprensione del meccanismo di azione, rimane comunque aperta la problematica del rapporto costo/beneficio della procedura.

Fortunatamente nello studio di Voltarelli non c’è stata mortalità correlata alla procedura, ma
è facile pensare che questo evento possa accadere quando si vada a trattare una coorte più ampia di pazienti.
Infatti, in un recente studio in cui 50 pazienti portatori di LES sono stati trattati in modo simile sono stati riportati due eventi fatali (231).

Inoltre, nello studio di Voltarelli il 26% dei pazienti ha sviluppato complicanze minori, maggiori o tardive. Solo il risultato del monitoraggio della funzione beta cellulare nei prossimi mesi ci permetterà di valutare se il rapporto costi/benefici di questo approccio sia tale da giustificare la procedura.

Un secondo esempio di utilizzo di cellule staminali a scopo immunomodulatorio è lo studio in corso presso il Diabetes Research Institute di Miami in Florida (ClinicalTrials.gov Identifier: NCT00315614).
In questo caso pazienti diabetici di tipo 1 sottoposti a trapianto di isole pancreatiche solitario ricevono, accanto alla terapia immunosoppressiva, una infusione di cellule staminali ematopoietiche CD34+ purificate del donatore. L’obiettivo dello studio è ottenere una condi
zione di microchimerismo immunologico che permetta l’instaurarsi di una condizione di tolleranza immunologica e quindi la sospensione della terapia immunosoppressiva.
Il completamento dello studio è atteso per dicembre del 2010.

Conclusioni
Il grandissimo potenziale terapeutico ha reso la ricerca sulle cellule staminali per la terapia del diabete un settore di grande interesse.
Nonostante questo, il campo risulta molto controverso e difficoltoso. Mancano ancora molte informazioni riguardo ai meccanismi molecolari e ai pathwaydi segnali che controllano l’espansione e la differenziazione delle cellule staminali in cellule beta producenti insulina. Molti risultati sono stati ottenuti da modelli animali e da linee cellulari e non è ancora chiaro se cellule umane primarie possano essere manipolate nello stesso modo.
La generazione di cellule insulino-producenti non sempre è stata valutata con criteri rigorosi e la semplice espressione di insulina non è di per sé sufficiente a riconoscere una cellula come cellula beta.
Esiste inoltre la difficoltà di modelli in vivo nell’uomo che ci permettano di valutare la crescita e la proliferazione delle cellule beta e il controllo della tumorigenicità.
Infine non è da sottovalutare il fatto che il diabete mellito, sia esso di tipo 1 o di tipo 2, non è caratterizzato da un danno acuto a carico delle cellule beta (come nell’ischemia) che, pur determinando la morte delle cellule, si esaurisce nel tempo.
Sia la condizione di insulino-resistenza sia l’autoimmunità permangono invariate se non modificate anche esse in termini terapeutici e un’eventuale terapia con “nuove cellule beta” è destinata a fallire in breve tempo se non accompagnata dalla correzione della noxa patogena primaria.
Nonostante questo, è presumibile che la terapia cellulare per il diabete mellito si arricchirà nei prossimi anni di nuove sorgenti di cellule producenti insulina ottenute grazie agli studi nel campo delle cellule staminali.

Fonti di finanziamento
Questo lavoro è stato supportato da Telethon Italy e Juvenile Diabetes Research Foundation (JT01Y01), Ministero della Salute (Ricerca Finalizzata RF041234), Ministero della
Università (COFIN 2005), EFSD/JDRF/Novo Nordisk Type 1 Diabetes Research Programme, CARIPLO.
Valeria Sordi è PhD student alla Ludwig-Maximilians University di Munich, Germania.

Conflitto di interessi
Nessuno.

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di V. Sordi, L. Piemonti

tratto da Giornale Italiano di diabetologia e metabolismo