Produkcja komórek macierzystych do wytwarzania komórek trzustkowych

Celem tego interwencyjnego badania jest zbadanie, w jaki sposób indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste (iPSC) mogą być efektywnie generowane z komórek somatycznych i następnie różnicowane w produkujące insulinę komórki β, z szerszym celem poprawy zrozumienia biologii komórek β trzustki oraz wsparcia rozwoju przyszłych terapii komórkowych dla cukrzycy. Badanie obejmuje pobranie próbek biologicznych zarówno od zdrowych dawców, jak i pacjentów dotkniętych zaburzeniami metabolicznymi lub genetycznymi wpływającymi na funkcję komórek β trzustki, takimi jak cukrzyca typu 1, cukrzyca typu 2, cukrzyca typu MODY (Maturity Onset Diabetes of the Young), zespół Wolframa oraz cukrzyca trzustkowa.

Głównym celem jest opracowanie wiarygodnego i powtarzalnego protokołu produkcji iPSC z komórek somatycznych uzyskanych od różnych grup dawców oraz ocena ich potencjału do różnicowania w funkcjonalne komórki β. Porównując komórki β pochodzące z iPSC od pacjentów z komórkami pochodzącymi od zdrowych osób kontrolnych, badanie ma na celu zidentyfikowanie specyficznych dla choroby cech komórkowych i molekularnych, które mogą przyczyniać się do dysfunkcji komórek β i patogenezy cukrzycy. Uzyskane wyniki posłużą jako podstawa do poprawy strategii zastępowania komórek β i medycyny regeneracyjnej.

Uczestnicy zakwalifikowani do badania dostarczą pojedynczą próbkę biologiczną, pobraną w Ospedale San Raffaele w Mediolanie. W zależności od wymagań technicznych laboratorium i stanu klinicznego uczestnika, próbka może składać się z biopsji skóry o średnicy 3 mm, niewielkiej objętości krwi obwodowej (do 20 ml) lub próbki moczu (do 300 ml). Wszystkie te procedury są standardowymi technikami klinicznymi wykonywanymi w warunkach sterylnych przez wykwalifikowany personel medyczny. Ryzyko związane z procedurami jest minimalne i ogranicza się do łagodnego bólu, siniaków lub, w przypadku biopsji skóry, małej blizny. Uczestnicy otrzymają instrukcje dotyczące opieki po zabiegu i nie będą musieli uczestniczyć w wizytach kontrolnych po pobraniu próbki.

Po pobraniu komórki somatyczne (takie jak fibroblasty, jednojądrzaste komórki krwi obwodowej lub komórki nabłonkowe pochodzące z moczu) zostaną wyizolowane, namnożone i kriokonserwowane. Następnie komórki te zostaną przeprogramowane w iPSC przy użyciu nieintegrującego systemu przeprogramowania opartego na RNA (StemRNA™ 3rd Gen Reprogramming Kit, Reprocell). Sukces procesu przeprogramowania zostanie oceniony poprzez pomiar żywotności komórek oraz ekspresji specyficznych markerów pluripotencji, w tym SSEA4, OCT4 i NANOG, za pomocą cytometrii przepływowej. Tylko linie iPSC spełniające wcześniej określone kryteria jakości – żywotność powyżej 60% i ekspresja markerów pluripotencji powyżej 80% – będą uznane za udane i zachowane do dalszego użycia.

Następnie ustalone linie iPSC zostaną zróżnicowane w produkujące insulinę komórki β poprzez stopniowy proces naśladujący rozwój trzustki. Powstałe komórki przypominające β będą analizowane pod kątem zdolności do produkcji i wydzielania insuliny w odpowiedzi na stymulację glukozą, a także pod względem innych właściwości molekularnych i funkcjonalnych. Porównanie komórek β pochodzących od zdrowych dawców z komórkami od pacjentów z różnymi postaciami cukrzycy pomoże wyjaśnić mechanizmy leżące u podstaw dysfunkcji i utraty komórek β w tych chorobach.

Badanie obejmie do 100 uczestników, zarówno mężczyzn, jak i kobiet, w wieku od 12 do 70 lat. Co najmniej 30% uczestników będzie stanowić zdrowi osoby kontrolne, podczas gdy pozostali będą reprezentować pacjentów z różnymi typami dysfunkcji trzustki. To podejście umożliwia stworzenie zróżnicowanego biobanku spersonalizowanych linii iPSC od pacjentów, które mogą być wykorzystane nie tylko w tym badaniu, ale także w przyszłych projektach badawczych zatwierdzonych przez Komisję Etyki. Całkowity czas trwania badania szacuje się na 10 lat, co odzwierciedla długoterminowy charakter generowania, różnicowania i charakteryzacji iPSC.

Chociaż nie ma bezpośrednich korzyści medycznych dla uczestników, potencjalne korzyści społeczne tego badania są znaczące. Generowanie spersonalizowanych iPSC od pacjentów zapewnia potężną platformę do badania patofizjologii cukrzycy in vitro, umożliwiając identyfikację mechanizmów choroby i testowanie nowych strategii terapeutycznych w sposób spersonalizowany. Komórki te mogą służyć jako modele do oceny, w jaki sposób tło genetyczne, czynniki środowiskowe i stany chorobowe wpływają na rozwój i funkcję komórek β. W dłuższej perspektywie to badanie może przyczynić się do rozwoju zaawansowanych terapii regeneracyjnych i opartych na przeszczepach dla cukrzycy, potencjalnie redukując lub eliminując potrzebę terapii egzogenną insuliną.

Podsumowując, to badanie stanowi ważny krok w kierunku połączenia podstawowej biologii komórek macierzystych z zastosowaniami translacyjnymi w badaniach nad cukrzycą. Łącząc technologię spersonalizowanych iPSC od pacjentów z nowoczesnymi protokołami różnicowania, ma na celu stworzenie zasobu, który nie tylko pogłębia naukowe zrozumienie, ale także wspiera rozwój innowacyjnych i spersonalizowanych terapii dla osób żyjących z cukrzycą i pokrewnymi chorobami metabolicznymi.