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Trapianto delle Cellule delle Isole Pancreatiche: Lavorando verso una Cura di Robert S. Dinsmoor Il trattamento del diabete di tipo I (insulino-dipendente) ha fatto molta strada dalla scoperta dell'insulina, ma una cura è rimasta elusa. Lo stato delle cose, però, può cambiare nel non-così-lontano futuro. Nel tentativo di por fine al diabete, i ricercatori hanno indagato per ripristinare le normali funzioni pancreatiche. Gli scienziati sperano che i trapianti dell'intero pancreas diventino un'efficace e pratica via per aiutare il corpo a produrre esso stesso l'insulina ed evitare le complicazioni del diabete di tipo I.
Trapianti dell'Intero PancreasIl trapianto dell'intero pancreas è stato a lungo una promessa di cura per le persone affette da diabete. Un trapianto di pancreas propriamente efficace può rendere non necessarie le iniezioni di insulina, e può offrire un grado di precisione nel controllo glicemico che è impossibile ottenere con le iniezioni di insulina. I medici hanno trapiantato pancreas in persone con diabete dal 1966, e gli studi hanno mostrato come i trapianti possono normalizzare i livelli di glucosio nel sangue e possono aiutare a prevenire le complicazioni diabetiche a lungo termine.
Sfortunatamente, c'è un problema. Il trapianto dell'intero pancreas adulto è un'operazione grave, tecnicamente complessa, che presenta molti ostacoli. Innanzitutto, essa richiede l'uso di farmaci immunosoppressivi per prevenire il rigetto dell'organo, e questi farmaci spesso presentano dannosi effetti collaterali. A causa di questi rischi e il fatto che il trapianto dell'intero pancreas non è una procedura salvavita, esso viene usualmente praticato solo in persone che richiedono il trapianto del rene a causa di un'insufficienza renale, che è una minaccia per la vita.
Un altro pressante motivo è la relativa carenza di disponibilità di pancreas adulti. Così come il trapianto dell'intero pancreas è stato effettuato su un numero crescente di persone, è chiaro che non ci sono sufficienti pancreas adulti per tutti quelli che potrebbero beneficiarne. Se esso fosse completamente sicuro ed efficace, si stima che un milione di Americani (e 40 milioni nel mondo) affetti da diabete di tipo I potrebbero teoricamente essere candidati all'intervento. Invece, negli Stati Uniti solo 1000-1500 pancreas adulti sono disponibili per il trapianto ogni anno.
I problemi inerenti il trapianto dell'intero pancreas hanno portato i chirurghi a esplorare altri tipi di trapianto, come il trapianto delle sole celle delle isole che producono insulina da pancreas di uomini adulti o di animali, trapiantando il tessuto pancreatico da feti umani, o impiantando beta cellule geneticamente progettate. Ognuna di queste terapie contiene grandi promesse per il futuro, ma ricordiamo, ci possono volere molti anni prima che il loro uso diventi diffuso.
Le Cellule Umane delle Isole di LangerhansDal momento che solo le cellule delle isole pancreatiche, che producono e secernono insulina, sono necessarie a correggere il diabete tipo I, un approccio è stato appunto quello di trapiantare queste cellule. Questi trapianti si sono resi possibili quando, nel 1960, i ricercatori della Washington University a St. Louis, Missouri, scoprirono la via per isolare le cellule usando enzimi che assimilano il tessuto circostante. Uno dei benefici del trapianto di queste cellule è che esso non richiede interventi chirurgici. Le cellule possono essere iniettate in una vena, attraverso la quale esse muovono verso il fegato, possono essere poste sotto la pelle, nella cavità addominale, o in altre zone.
I trapianti delle cellule delle isole sono resi difficili da alcuni problemi allo stesso modo del trapianto dell'intero pancreas, particolarmente per la necessità dell'immunosopressione, ma gli scienziati stanno esplorando vie migliori per prevenire il sistema immunitario dal respingere le cellule trapiantate. Per esempio, i ricercatori stanno cercando costantemente migliori farmaci immunosoppressivi specifici per bloccare il rigetto esclusivamente di queste cellule senza ostacolare l'intero sistema immunitario. La Ciclosporina è attualmente l'immunosoppressore più efficiente, ma i ricercatori stanno studiando anche altri agenti, come il FK506 e la Rapamicina, sole o combinate con Ciclosporina, per tentare di prevenire il rigetto con minimi effetti collaterali. Un'altra possibilità è quella di trattare le cellule trapiantate cosicché esse non provochino la risposta immunitaria. Un metodo promettente per trattare le cellule delle isole è quello di esporle a radiazioni, un approccio che ha avuto successo su gatti e topi.
Uno degli approcci più promettenti per prevenire il rigetto delle cellule delle isole è tecnicamente chiamato immunoisolamento. Questo sistema intende proteggere le isole con una membrana selettivamente impermeabile. Questa membrana permette il passaggio del glucosio, dell'ossigeno e dell'insulina da e verso il flusso sanguigno, ma tiene fuori gli anticorpi e le T cellule del sistema immunitario, che vorrebbero invece distruggere le isole.
I ricercatori stanno attualmente sperimentando la via migliore per l'utilizzo di queste membrane. Un metodo è quello di utilizzare un dispositivo a perfusione, una capsula che viene innestata in un'arteria dove entra direttamente a contatto con la circolazione sanguigna; in questo modo, il dispositivo può trarre nutrimento dal sangue e rilasciare insulina per la circolazione attraverso il corpo. Comunque, dato che questo sistema richiede un intervento chirurgico, i ricercatori esplorano anche metodi meno traumatici, come rivestire piccoli gruppi (macroincapsulamento) o singolarmente (microincapsulamento) le cellule delle isole e impiantarle nelle cavità addominali. Mentre questi dispositivi avrebbero un limitato contatto con la circolazione, i nutrimenti e l'insulina verrebbero scambiati tramite i fluidi del corpo permeanti i tessuti in cui essi sono impiantati.
Il trapianto delle isole umane è stato provato sperimentalmente in umani con qualche successo. Nel 1993, i chirurgi dell Islet Tranplant Center del Centro Medico St. Vincent di LosAngeles hanno trapiantato con successo isole microincapsulate in due persone affette da diabete. Le due persone sono state scelte in quanto avevano già subito un trapianto di rene ed erano sotto immunosoppressori. Dopo la procedura, entrambi ridussero drasticamente i dosaggi di insulina, e le loro complicanze dovute al diabete attualmente fanno progressi.
Comunque, come il trapianto dell'intero pancreas, la praticabilità del trapianto delle cellule delle isole è impedita da un problema di carenza; ancora una volta, solo 1000-1500 pancreas adulti sono siponibili ogni anno. Se utilizziamo solo le isole, sono necessari tre o quattro pancreas adulti per procedimento, riducendo il numero dei potenziali ricevitori a solo 250-500.
Tessuti FetaliLa carenza di pancreas adulti umani ha portato i ricercatori a cercare altre fonti di tessuto pancreatico. Una soluzione parziale a questo problema trova fondamento nel controverso uso di tessuto pancreatico fetale. Gli studi hanno mostrato che il tessuto di feto umano è semplice da coltivare e che può crescere e maturare una volta trapiantato. Inoltre è stato dimostrato che può essere congelato e riutilizzato dopo lo scongelamento. Questi fattori possono aiutare a rendere disponibili tali trapianti per un gran numero di persone.
Negli Stati Uniti ogni anno si verificano approssimativamente 1,5 milioni di aborti indotti, benché solo una piccola percentuale di essi frutta tessuti utilizzabili. Così, se solo il 10% di questi pancreas fosse disponibile, usando 10 o 20 pancreas fetali per ogni persona trattata, i tessuti fetali potrebbero potenzialmente curare 7500-15000 persone affette da diabete. Mentre questo numero è ancora drammaticamente basso rispetto al numero di persone che potrebbero beneficiare dei trapianti, esso potrebbe costituire una grande fonte di tessuto pancreatico.
Il lavoro con trapianti di tessuto pancreatico fetale iniziò nel lontano 1970 quando i ricercatori di Los Angeles e Melbourne, Australia, applicarono pezzetti di pancreas fetale di ratto in topi diabetici della stessa specie. L'impianto, non solo sopravisse, ma crebbe e maturò. Dopo 3- 12 settimane, essi erano capaci di normalizzare i livelli di glucosio nel sangue e bloccando i primi stadi di retinopatia e disturbi renali. Il trapianto clinico di tessuto fetale è stato riportato anche in limitati studi in Cina, Europa, Russia, e Stati Uniti. In ogni caso, il trapianto di tessuti fetali abbassa la richiesta di insulina, ma non guarisce completamente il diabete. E, come con altri tipi di trapianti pancreatici, il successo ha breve vita e l'innesto può essere rigettato.
Le ricerche in quest'area sono state rallentate notevolmente nel 1988, quando l'Amministrazione Reagan proibì gli investimenti federali per la ricerca che usava tessuti ottenuti da aborti indotti. Nel 1993, l'Amministrazione Clinton sospese il bando, si prevede quindi la ripresa delle ricerche in questa direzione.
Cellule di Isole Pancreatiche AnimaliI trapianti di cellule da maiali possono divenire un'altra soluzione al problema della carenza di disponibilità. L'insulina suina è molto simile a quella umana, differisce solo per una molecola. Infatti, prima dell'avvento della produzione artificiale di insulina umana, l'insulina di maiale era considerata insulina di prima qualità. Da allora circa 100 milioni di maiali sono stati usati per cibo ogni anno negli Stati Uniti, carneficina che potrebbe facilmente fornire sufficienti pancreas per chiunque abbia bisogno di trapianto.
Ma ancora, c'è il problema del rigetto del sistema immunitario. Oltre la risposta immunitaria vista con le cellule delle isole umane, un altro meccanismo immunologico vigila contro i tessuti di altre specie. Comunque, questo problema potrebbe essere risolto da uno dei metodi di isolamento in fase di sviluppo. Infatti, alcune società di biotecnologie stanno contando su questo.
La BioHybrid Technologies, una compagnia di biotecnologia di Lexington, Massachussets, sta lavorando su varie versioni di un pancreas bioartificiale, un dispositivo contenente isole suine che potranno un giorno essere prodotte in massa e impiantate nei pazienti diabetici. Nel 1991, in un articolo del giornale Science, i ricercatori della BioHybrid, insieme ai chirurghi del New England Deaconess Hospital e l'Harvard Medical School, riportavano il successo di un impianto di pancreas bioartificiale contenente isole canine in cani diabetici. Il dispositivo, che era approssimativamente delle dimensioni di un disco da hockey, riuscì presto a mantenere vicino alla normalità i livelli di glucosio nel sangue in alcuni dei cani. Alcuni di questi dispositivi continuano a produrre insulina per più di tre anni e mezzo.
Negli ultimi anni, questi dispositivi sono evoluti in microreattori, che sono piccole strutture elastiche contenenti un piccolo numero di isole, e che possono essere iniettati con una siringa. In cani che hanno preso una bassa dose di immunosopressori, le isole impiantate dalla medesima specie sono sopravvissute e funzionano per più di 5 mesi e mezzo, e i risultati preliminari di trapianti tra specie diverse promettono allo stesso modo. Dalla fine di quest'anno, i ricercatori della BioHybrid pensano di ottenere l'approvazione dalla Food and Drug Administration per i test clinici, e possono allo stato attuale partire entro la fine dell'anno 1996.
Un'altra azienda di biotecnologie, la Neocrin Company, segue la strada per costruire pancreas artificiali che possono essere mantenuti dal corpo. La Neocrin copre cellule di isole incapsulate con una membrana che non solo blocca gli attacchi immunitari, ma permette anche ai vasi sanguigni di crescere sulla sua superficie. Questo permette che il sangue nutra le isole nelle capsule, trasporti l'insulina che le cellule producono, e porti via i prodotti di scarto. I ricercatori della Neocrin hanno completato dopo molti anni lo studio su piccoli animali ed ora si apprestano a testare dispositivi più grandi su animali di più grosse dimensioni. I ricercatori alla Neocrin hanno richiesto alla Food and Drug Administration il permesso di iniziare test clinici e sperano di iniziare presto gli studi sugli uomini.
Cellule Beta ArtificialiUn'altro approccio per risolvere il problema della carenza è quello di creare cellule beta artificiali che potrebbero essere prodotte in massa e usate in pancreas artificiali. Ricercatori di tutto il paese stanno inseguendo questo obiettivo. Mentre i singoli approcci variano molto, essi condividono un percorso base: tutto implica l'inserzione di nuovi geni in cellule naturalmente ricorrenti. Alcuni gruppi hanno già fatto passi significativi in questo ramo della ricerca.
Per esempio, in uno studio pubblicato il 15 gennaio 1992 sugli atti della Riunione della National Academy of Sciences, i ricercatori presso lo University of Dallas Southwestern Medical Center riportarono di aver creato cellule beta artificiali utilizzando la crescita in laboratorio di cellule dal University of California a San Francisco. Le cellule, originariamente derivate dalla ghiandola pituitaria di un gatto, erano state geneticamente alterate cosicché non solo esse producevano insulina, ma potevano anche rispondere all'innalzamento e all'abbassamento del glucosio del sangue, come fa una normale cellula beta del pancreas. Essi non le impiantarono in animali o umani, invece, perché dovevano ancora risolvere il problema del rigetto dal sistema immunitario.
Ricercatori alla Albert Einstein College of Medicine, nel Bronx, New York, stanno anche lavorando sulla produzione in massa di cellule beta progettate geneticamente che non provochino rigetto dal sistema immunitario. Per risolvere tale, questi ricercatori stanno provando a camuffare le cellule beta dal sistema immunitario. Essi sperano di ottenere ciò dalla modifica di certe molecole sulla superficie delle cellule beta che sono normalmente segnali rossi per gli attacchi immunitari.
Questi sono appunto due approcci tra molti per creare cellule beta artificiali, una strada sperimentale che è ancora alla sua infanzia.
Mentre, il campo dei trapianti di tessuti pancreatici e in rapida crescita. Come i ricercatori continuano a studiare nuove vie per eludere il sistema immunitario, altri sistemi per il trapianto di tessuti pancreatici potranno essere realizzati solo tra alcuni anni. Ed è in quel modo che, probabilmente, i ricercatori troveranno una strada per fermare la progressione del diabete.
Robert Dinsmoor è uno tra gli Editori di "Diabetes Self-Management". Il testo è del 1995.
Data ultimo aggiornamento: Mer, 18 Marzo 1998 6:30.00
URL: http://www.progettodiabete.org/expert/e1_5.html
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