Produzione di Cellule Staminali per la Generazione di Cellule Pancreatiche

L'obiettivo di questo studio interventistico è di indagare come le cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC) possano essere generate in modo efficiente da cellule somatiche e successivamente differenziate in cellule β produttrici di insulina, con l'obiettivo più ampio di migliorare la comprensione della biologia delle cellule β pancreatiche e sostenere lo sviluppo di future terapie cellulari per il diabete. Lo studio prevede la raccolta di campioni biologici sia da donatori sani che da pazienti affetti da disturbi metabolici o genetici che influenzano la funzione delle cellule β pancreatiche, come diabete di tipo 1, diabete di tipo 2, diabete giovanile a insorgenza nell'adulto (MODY), sindrome di Wolfram e diabete pancreatogeno.

L'obiettivo principale è stabilire un protocollo affidabile e riproducibile per la produzione di iPSC da cellule somatiche ottenute da diversi gruppi di donatori e valutare il loro potenziale di differenziazione in cellule β funzionali. Confrontando le cellule β derivate da iPSC di pazienti con quelle derivate da controlli sani, lo studio mira a identificare caratteristiche cellulari e molecolari specifiche della malattia che possano contribuire alla disfunzione delle cellule β e alla patogenesi del diabete. Questi risultati serviranno come base per migliorare le strategie per la sostituzione delle cellule β e la medicina rigenerativa.

I partecipanti arruolati nello studio forniranno un singolo campione biologico, raccolto presso l'Ospedale San Raffaele a Milano. A seconda dei requisiti tecnici del laboratorio e delle condizioni cliniche del partecipante, il campione può consistere in una biopsia cutanea a punch di 3 mm, un piccolo volume di sangue periferico (fino a 20 mL) o un campione di urina (fino a 300 mL). Queste procedure sono tutte tecniche cliniche standard eseguite in condizioni sterili da personale sanitario formato. I rischi associati alle procedure sono minimi e limitati a lieve dolore, lividi o, nel caso della biopsia cutanea, una piccola cicatrice. I partecipanti riceveranno istruzioni per la cura post-procedura e non saranno tenuti a partecipare a visite di follow-up dopo la raccolta del campione.

Una volta raccolte, le cellule somatiche (come fibroblasti, cellule mononucleate del sangue periferico o cellule epiteliali derivate dall'urina) saranno isolate, espansi e crioconservate. Queste cellule verranno quindi riprogrammate in iPSC utilizzando un sistema di riprogrammazione basato su RNA non integrante (StemRNA™ 3rd Gen Reprogramming Kit, Reprocell). Il successo del processo di riprogrammazione sarà valutato misurando la vitalità cellulare e l'espressione di specifici marcatori di pluripotenza, tra cui SSEA4, OCT4 e NANOG, mediante citometria a flusso. Solo le linee di iPSC che soddisfano criteri di qualità predefiniti—vitalità superiore al 60% ed espressione dei marcatori di pluripotenza superiore all'80%—saranno considerate riuscite e conservate per ulteriori utilizzi.

Successivamente, le linee di iPSC stabilite verranno differenziate in cellule β produttrici di insulina attraverso un processo graduale che simula lo sviluppo pancreatico. Le cellule β-like risultanti saranno analizzate per la loro capacità di produrre e secernere insulina in risposta alla stimolazione con glucosio, nonché per altre proprietà molecolari e funzionali. Il confronto tra le cellule β derivate da donatori sani e quelle da pazienti con diverse forme di diabete aiuterà a chiarire i meccanismi alla base della disfunzione e della perdita delle cellule β in queste malattie.

Lo studio includerà fino a 100 partecipanti, sia maschi che femmine, di età compresa tra 12 e 70 anni. Almeno il 30% dei partecipanti sarà costituito da controlli sani, mentre i restanti rappresenteranno pazienti con vari tipi di disfunzione pancreatica. Questo approccio consente la generazione di una biobanca diversificata di linee di iPSC specifiche per il paziente, che possono essere utilizzate non solo per questo studio ma anche per futuri progetti di ricerca approvati dal Comitato Etico. La durata totale dello studio è stimata in 10 anni, riflettendo la natura a lungo termine della generazione, differenziazione e caratterizzazione delle iPSC.

Sebbene non vi siano benefici medici diretti per i partecipanti, i potenziali benefici sociali di questo studio sono significativi. La generazione di iPSC specifiche per il paziente fornisce una potente piattaforma per studiare la fisiopatologia del diabete in vitro, consentendo l'identificazione dei meccanismi della malattia e il test di nuove strategie terapeutiche in modo personalizzato. Queste cellule possono servire come modelli per valutare come il background genetico, i fattori ambientali e gli stati di malattia influenzino lo sviluppo e la funzione delle cellule β. A lungo termine, questa ricerca potrebbe contribuire allo sviluppo di trattamenti avanzati rigenerativi e basati sul trapianto per il diabete, potenzialmente riducendo o eliminando la necessità di terapia insulinica esogena.

In sintesi, questo studio rappresenta un passo importante verso il collegamento della biologia fondamentale delle cellule staminali con applicazioni traslazionali nella ricerca sul diabete. Combinando la tecnologia delle iPSC specifiche per il paziente con protocolli di differenziazione all'avanguardia, mira a creare una risorsa che non solo approfondisce la comprensione scientifica, ma sostiene anche lo sviluppo di terapie innovative e personalizzate per le persone che vivono con diabete e malattie metaboliche correlate.