L'inaspettata plasticità delle cellule del pancreas

Una volta completato il processo di maturazione e differenziazione, una cellula non cambia più la propria identità. Questo dogma della biologia umana ora è stato smentito da uno studio pubblicato su “Nature” da Pedro Herrera e colleghi dell’Università di Ginevra.

La ricerca ha infatti dimostrato che è possibile forzare una cellula pancreatica che normalmente non produce insulina a secernere questo ormone, fondamentale per il metabolismo del glucosio. Il risultato è una dimostrazione dell’esistenza di una plasticità cellulare che potrebbe essere molto utile in diversi campi terapeutici, primo fra tutti quello della cura del diabete.

Microfotografia delle pseudo-isole di Langherans di sole cellule alfa prodotte nel corso dello studio:  queste cellule producono glucagone (in blu) ma possono imparare a secernere anche insulina (in verde) (Credit: Pedro Herrera, UNIGE)

Il gruppo di Herrera cerca da anni di verificare che cosa succede alterando le strutture pancreatiche di base chiamate isole di Langerhans, agglomerati di cellule che reagiscono ai livelli di glucosio nel sangue secernendo diversi tipi di ormoni che hanno la funzione di regolare questi livelli.

In un’isola di Langherans si distinguono cellule alfa (che secernono glucagone), beta (che secernono insulina e amilina), delta (che secernono somatostatina), PP (che secernono il peptide pancreatico) e le cellule epsilon (che secernono grelina).

In passato, Herrera e colleghi hanno dimostrato nei topi che diverse cellule pancreatiche hanno la capacità di di generare nuove cellule produttrici di insulina attraverso un meccanismo spontaneo che ne trasforma l’identità.

Per verificare se fosse possibile ottenere qualcosa di analogo con cellule umane, i ricercatori hanno manipolato isole di Langerhans di soggetti diabetici e non diabetici, realizzando in laboratorio "pseudo-isole", formate da un solo tipo di cellula alla volta per studiarne il comportamento.

Hanno così scoperto che nelle pseudo-isole formate da cellule non beta, la sola mancanza delle cellule beta stimolava l'espressione di determinati geni legati alla produzione di insulina. Per far sì che questa iniziasse effettivamente, è bastato stimolare artificialmente l'espressione di altri due geni chiave.

Una settimana dopo l'inizio dell'esperimento, il 30 per cento delle cellule alfa stava secernendo insulina in risposta al glucosio. Le cellule PP, sottoposte allo stesso trattamento, erano ancora più efficaci e numerose nel convertire e secernere insulina in risposta al glucosio.

In una seconda fase, i ricercatori hanno trapiantato queste pseudo-isole di cellule alfa umane modificate in topi diabetici, portando i roditori alla guarigione. Gli stessi risultati sono stati ottenuti con cellule di donatori sia diabetici sia non diabetici, a riprova del fatto che questa plasticità non è danneggiata dalla malattia.

“Sei mesi dopo il trapianto, le pseudo-isole modificate hanno continuato a secernere insulina umana in risposta all'elevato livello di glucosio”, ha commentato Herrera. “E, come previsto, quando questi trapianti di cellule umane sono stati rimossi, i topi sono diventati di nuovo diabetici”.

Aver dimostrato che è possibile cambiare artificialmente l'identità di una popolazione di cellule e quindi la loro funzione è un passo fondamentale non solo per le conoscenze di base, ma anche per le prospettive terapeutiche.

"Dobbiamo trovare un modo, con tecniche farmacologiche o di terapia genica, per stimolare questo cambiamento di identità nelle cellule interessate, ma senza causare effetti avversi su altri tipi di cellule”, ha concluso Herrera. "La strada è ancora lunga e difficile".