Le cellule staminali embrionali cureranno mai qualcosa?

Quando a suo figlio Sam è stato diagnosticato il diabete di tipo 1 all'età di sei mesi, Doug Melton era incredulo. Ricordo che di notte io e mia moglie gli pizzicavamo il tallone e gli dicevamo 'No, non può essere, non può essere', dice. Sembrava che avessimo perso la lotteria.

Più tardi, sua figlia avrebbe ricevuto la stessa diagnosi. A quel punto, Melton aveva già abbandonato quello che stava facendo - studiare uova di rana ad Harvard - e aveva lanciato uno sforzo per far crescere cellule pancreatiche da zero nel suo laboratorio. Le cellule beta del pancreas sono quelle uccise nel diabete di tipo 1 e Melton ha ritenuto che potesse sostituirle utilizzando nuovo tessuto prodotto da cellule staminali embrionali.

Lo sforzo di Melton, che coinvolge un laboratorio di 30 persone ad Harvard e una società di avvio, Semma Therapeutics, che ha chiamato in onore dei suoi figli, Sam ed Emma, ​​è uno degli sforzi più costosi e sostenuti per trasformare le cellule staminali in tessuto trapiantabile, un tentativo che Melton ammette che è stato pieno di false partenze e vicoli ciechi. Il pubblico sicuramente non apprezza che gran parte della scienza sia un fallimento, dice.

In effetti, nessun campo della biotecnologia ha promesso di più e fornito di meno in termini di trattamenti rispetto alle cellule staminali embrionali. Sono stati condotti solo pochi studi sull'uomo, senza risultati significativi. Le cellule, raccolte da embrioni IVF, sono in grado di svilupparsi in qualsiasi altro tipo di tessuto del corpo e quindi promettono una fornitura illimitata di tessuto sostitutivo.

Sembra semplice, ma non lo è stato. Melton e il suo team hanno impiegato 15 anni per svelare ogni passaggio molecolare necessario per indurre una cellula staminale in una cellula beta pancreatica in grado di rilevare il glucosio e secernere insulina. La ricetta utilizza un cocktail di sostanze chimiche e un sistema di incubazione tridimensionale, alte matracci rotanti che producono quello che sembra un Gatorade rosso scuro, che entro 30 giorni può dirigere la differenziazione delle cellule staminali in cellule beta completamente funzionali.

All'inizio di quest'anno, Melton lo era finalmente in grado di dimostrare potrebbe controllare i livelli di glucosio nel sangue dei topi per sei mesi usando trapianti di cellule beta umane. Pensa di poterlo fare negli esseri umani e allungare l'effetto terapeutico fino a un anno, un obiettivo che è stato affidato a Semma, che sta progettando una sacca impiantabile per contenere e proteggere le cellule.

Doug Melton

Negli ultimi due anni, Semma ha raccolto poco meno di 50 milioni di dollari da società di venture capital, l'agenzia californiana per le cellule staminali e partner aziendali tra cui Novartis e Medtronic. William Sahlman, un professore della Harvard Business School che siede nel consiglio di Semma, dice che le persone sono disposte a investire grandi somme di denaro negli esperimenti. Un motivo: il mercato globale dell'insulina supera i 30 miliardi di dollari all'anno. Le strisce reattive e i monitor potrebbero raddoppiare.

Poiché i loro corpi attaccano le cellule pancreatiche che regolano la glicemia, i diabetici di tipo 1 misurano costantemente i livelli di zucchero nel sangue con punture di dita e iniettando insulina più volte al giorno. Le loro vite possono essere scorciate da più di un decennio . Si potrebbe quasi dire che la terapia cellulare è la soluzione naturale, dice Melton. Non è la soluzione tecnologica. Non è la soluzione di Google. È la soluzione della natura al problema. Stai fornendo la cella che manca.

Diverse aziende stanno tentando una soluzione tecnologica, tuttavia, utilizzando l'elettronica per costruire un pancreas artificiale che combina un monitor glicemico continuo, un microinfusore per insulina e un sensore con un algoritmo per controllare il dosaggio. Medtronic si sta avvicinando all'approvazione della FDA con uno di questi sistemi a circuito chiuso; il suo MiniMed 670G delle dimensioni di uno smartphone si è comportato bene nelle prime prove . Una delle società sorelle di Google, Verily, è essa stessa sviluppando lenti a contatto sensibili al glucosio e sensori ultrasottili.

Una boccetta di cellule pancreatiche derivate da embrioni umani. La ricetta per preparare le cellule ha richiesto 15 anni per svilupparsi.

ViaCyte, con sede a San Diego, in collaborazione con Johnson & Johnson, è stata la prima a provare cellule pancreatiche derivate da embrioni nelle persone. Ha costruito un pacchetto impiantabile di cellule immature, che spera possa differenziarsi all'interno del corpo, e l'anno scorso ha aperto una sperimentazione clinica per testare l'idea.

Semma pensa anche di dover trasformare le cellule staminali embrionali non solo in cellule beta che secernono insulina, ma in un'isola a tutti gli effetti, il gruppo di cellule che include le cellule alfa, beta, delta e ausiliari normalmente presenti in un pancreas. Questo è un obiettivo complesso ma che imita da vicino la biologia. C'è una ragione durante l'evoluzione per cui queste cellule sono adiacenti l'una all'altra, dice Felicia Pagliuca, cofondatrice di Semma e veterana del laboratorio di Melton.

Per fornire ai diabetici l'isoletta coltivata in laboratorio, Semma sta sviluppando prototipi di un pacchetto recuperabile delle dimensioni di un iPhone i cui materiali lo isolano dal sistema immunitario, in modo che i pazienti non debbano assumere farmaci immunosoppressori, come farebbero se hanno avuto un trapianto di rene. Christopher Thanos, vicepresidente del parto di Semma, afferma che il suo team sta modellando i processi fisiologici all'interno e attorno al dispositivo per sperimentare diverse velocità di diffusione di ossigeno, nutrienti e insulina.

Le cellule del pancreas umano vengono prodotte all'interno di matracci rotanti nel laboratorio dell'Università di Harvard di Douglas Melton.

Alcuni esperti esterni ritengono che non sarà possibile proteggere le cellule. Non sono ottimista sul fatto che l'incapsulamento possa fornire la risposta, afferma David Cooper, professore di chirurgia presso l'Università di Pittsburgh che lavora sulla crescita di isole umane nei maiali. Personalmente non credo che un dispositivo avrà mai successo. È impossibile tenere fuori tutti gli agenti dannosi, dice, riferendosi alle citochine, agli anticorpi e ad altri composti che il corpo rilascia in risposta a un corpo estraneo. Ci sono davvero poche prove che una capsula possa proteggerti completamente da una risposta immunitaria.

Anche la prospettiva di un intervento chirurgico ogni anno per il resto della tua vita è una preoccupazione pratica. Quanti diabetici si iscriverebbero a 50, 60, 70 interventi chirurgici nel corso della vita? Quale sarà l'effetto di cicatrici ripetute intorno al sito chirurgico? Melton afferma che l'inconveniente dell'intervento chirurgico deve essere valutato rispetto alle migliaia di punture e iniezioni delle dita che i diabetici devono somministrare ogni anno. I miei figli dicono una volta al mese che non esiterebbero. Penso che sia un po' estremo, dice. Ma se fosse due volte l'anno, penso che sia una possibilità.

Se il dispositivo non funziona, Semma ha una sorta di piano di backup. Ha ricevuto una sovvenzione di 5 milioni di dollari dal CIRM, l'agenzia californiana per le cellule staminali, per produrre isole dal tessuto di un paziente utilizzando cellule staminali pluripotenti indotte. Questo è un processo mediante il quale le cellule adulte, come le cellule della pelle, vengono riprogrammate in cellule staminali. Tali cellule corrispondenti non sarebbero respinte dal corpo come estranee e potrebbero non aver bisogno di tanta protezione, anche se probabilmente non eviterebbe il danno causato dai processi che causano il diabete di tipo 1 in primo luogo. Semma crede che potrebbero aiutare una frazione di pazienti il ​​cui diabete ha cause diverse.

Semma non ha ancora una linea temporale per quando il suo pancreas biotecnologico impiantabile potrebbe essere pronto. Ciò significa che i figli di Melton dovranno aspettare ancora un po'. Mi dispiace che ci voglia così tanto tempo, dice Melton, ma funzionerà.

nascondere