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Svelato il segreto del differenziamento delle cellule pancreatiche

Più vicina la cura definitiva del diabete

È l’ambiente extracellulare a determinare il destino delle cellule immature del pancreas.

È uno dei processi più studiati degli ultimi anni: il meccanismo attraverso il quale le cellule immature o progenitrici si differenziano assumendo la loro funzione definitiva. Un gruppo di scienziati dell’Helmutz Zentrum di Monaco è riuscito a individuare il passaggio chiave che determina il destino delle cellule immature del pancreas. Scoprendo che l’ambiente circostante gioca un ruolo fondamentale nel decidere se queste cellule immature diventeranno cellule endocrine che producono insulina o cellule esocrine che rivestono le pareti dei dotti pancreatici.

I risultati dello studio pubblicati su Nature potrebbero rendere più semplice ed efficace il sistema di produzione di cellule delle isole pancreatiche a partire da cellule staminali per il trattamento del diabete di tipo 1.

Come in un flipper

Le cellule in fase di sviluppo all’interno del pancreas si muovono in continuazione e vengono a contatto con ambienti molto differenti. Sono proprio queste aree esterne, dette matrici extracellulari, a determinare l’identità assunta in futuro dalle cellule immature.

Henrik Semb, direttore dell’Institute of Translational Stem Cell Research at Helmholtz Zentrum di Monaco che ha guidato lo studio, paragona il meccanismo della trasformazione delle cellule del pancreas al gioco del flipper: il punteggio finale dipende da quali e quanti bersagli colpiscono le palline.

Le cellule progenitrici sono simili a cellule staminali in quanto possono  autorinnovarsi e differenziarsi in cellule mature. Ma ricostruire il processo che conduce alla maturità durante le fasi naturali di sviluppo dell’organo è estremamente difficile perché le cellule immature sono in frenetico movimento. L’unica possibilità è ricostruire in laboratorio il percorso intrapreso dalla natura. Gli scienziati hanno ricavato cellule progenitrici del pancreas da cellule staminali e le hanno messe a contatto con diverse proteine delle matrici extracellulari.

Un gioco di forze

Ecco direttamente dalle parole di Semb quel che hanno osservato: «Abbiamo scoperto qualcosa di molto sorprendente: le interazioni con differenti componenti delle matrici extracellulari cambiano lo stato delle forze meccaniche all’interno delle cellule progenitrici. Gli esperimenti dimostrano che l'esposizione alla laminina della matrice extracellulare induce le cellule progenitrici verso un destino endocrino riducendo le forze meccaniche all'interno delle cellule. Viceversa, l'esposizione alla fibronectina determina la trasformazione in cellule del dotto a causa dell'aumento delle forze meccaniche».

Le cellule pancreatiche endocrine, all’interno delle cosiddette isole di Langerhans, sono quelle che producono ormoni, come le cellule beta che producono insulina e le cellule alfa che producono glucagone. Le cellule del dotto pancreatico sono cellule epiteliali che rivestono le pareti dei canali del pancreas. È un processo a cascata a determinare se le cellule progenitrici saranno dell’uno o dell’altro tipo: i diversi componenti della matrice extracellulare attivano un segnale nella cellula immatura che provoca un cambiamento delle forze meccaniche, che a sua volta viene rilevato da una proteina che attiva o disattiva specifici geni determinando così il destino finale della cellula progenitrice.

Pancreas in laboratorio

«La nostra scoperta - spiega Semb - apre nuovi orizzonti perché spiega come le cellule progenitrici multipotenti maturano in diversi tipi di cellule durante la formazione di organi. E fornisce anche gli strumenti per ricreare i processi in laboratorio, per ingegnerizzare in maniera più precisa le cellule che vengono perse o danneggiate a causa di gravi malattie, come il diabete di tipo 1 e le malattie neurodegenerative, per future terapie di sostituzione cellulare».

Tratto da: Healthdesk, 04 dicembre 2018