Un atlante completo delle cellule endoteliali fa avanzare la ricerca sul diabete

Un atlante completo delle cellule endoteliali fa avanzare la ricerca sul diabete

Le diverse popolazioni di cellule endoteliali che rivestono i vasi sanguigni nelle “isole” del pancreas umano produttrici di insulina sono state notoriamente difficili da studiare, ma i ricercatori della Weill Cornell Medicine sono ora riusciti a dettagliare in modo completo le proprietà uniche di queste cellule. L'atlante risultante fa avanzare la ricerca di base sulla biologia pancreatica e potrebbe portare a nuove strategie di trattamento per il diabete e altre malattie pancreatiche.

Nello studio, pubblicato il 6 febbraio su Nature Communications, i ricercatori hanno sviluppato una serie di metodi per isolare e profilare rapidamente le cellule endoteliali chiamate ISECS (cellule endoteliali specifiche delle isole) dal pancreas del donatore. Gli ISEC forniscono un supporto fondamentale per le funzioni delle isole ma muoiono molto rapidamente quando vengono separati dal pancreas utilizzando tecniche standard di isolamento cellulare. Con il loro approccio altamente ottimizzato, i ricercatori sono stati in grado di analizzare per la prima volta un gran numero di ISC, mappandone le firme molecolari e le interazioni con altri tipi di cellule pancreatiche.

Il set di dati generato in questo studio è il primo a catturare l’intera diversità delle cellule endoteliali nel pancreas e ci aspettiamo che diventi una risorsa importante per il nostro e molti altri gruppi di ricerca. “

Dr. David Redmond, autore senior, assistente professore di biologia computazionale presso l'Istituto Hartman per la rigenerazione terapeutica degli organi, Weill Cornell Medicine

Sebbene le precise firme molecolari dell'ISECS fossero sconosciute, gli scienziati avevano prove che queste cellule supportano la maturazione delle cellule insulari, le attività di secrezione di insulina e la sopravvivenza. Sono importanti anche per la sopravvivenza a lungo termine dei trapianti di isole, che vengono raramente utilizzati per trattare il diabete di tipo 1 a causa di complicazioni immunitarie, ma potrebbero potenzialmente rappresentare una cura se gli attuali ostacoli vengono superati.

Per lo studio, la prima autrice è la dottoressa Rebecca Craig-Schapiro, assistente professore di chirurgia presso il Weill Cornell Medicine e chirurgo dei trapianti presso il NewYork-Presbyterian/Weill Cornell Medical Center che lavora a stretto contatto con i membri dell'Hartman Institute su donatori di organi deceduti.

“Utilizzando il nostro nuovo approccio e sfruttando ciò che è già noto sugli ISEC, siamo stati in grado di isolare ed elaborare queste cellule in un numero molto elevato – più di 30.000 – così come circa 75.000 altre cellule pancreatiche, consentendo loro di essere mantenute vitali abbastanza a lungo da eseguire il sequenziamento dell’RNA a cellula singola”, ha affermato il dottor Craig-Schapiro.

I dati di sequenziamento dell’RNA, che forniscono istantanee dell’attività genetica in ciascuna cellula, hanno permesso ai ricercatori di determinare le caratteristiche firme dell’attività genetica degli ISEC e di altre cellule pancreatiche, comprese le cellule endoteliali della parte non insulare del pancreas.

“Utilizzando i nostri dati di sequenziamento dell’RNA, siamo stati anche in grado di identificare le cellule di supporto che comunicano con gli ISEC e altre cellule endoteliali nei rispettivi compartimenti pancreatici”, ha affermato il coautore Kevin Chen, un tecnico di ricerca nel laboratorio Rafii.

Sebbene gli studi precedenti sulle cellule pancreatiche, in particolare sugli ISEC, fossero incompleti, i ricercatori hanno notato che i dati precedenti corrispondevano ampiamente ai loro risultati ovunque si sovrapponessero.

“Siamo stati in grado di integrare i nostri dati con altri tre set di dati pubblicati per fornire una conferma dettagliata dei nostri risultati e ottenere un atlante cellulare molto più completo”, ha affermato il coautore Dr. Ge Li, ricercatore associato nel laboratorio Rafii.

Poiché l’insulina viene prodotta nelle isole pancreatiche, queste rappresentano anche un obiettivo importante per la ricerca sul diabete. Utilizzando i nuovi dati insieme ai set di dati esistenti sull’attività genetica nel tessuto pancreatico diabetico, i ricercatori hanno catalogato i geni endoteliali e le vie di segnalazione che sembrano essere interrotte nel diabete e potrebbero essere obiettivi per terapie future.

“Questo atlante completo ci fornisce una solida base per lo sviluppo di strategie per ripristinare la funzione degli ISEC e di altre cellule nel diabete e in altre malattie del pancreas” Hartman Institute e Ansary Stem Cell Institute e Arthur B. Belfer Professore di Medicina Genetica presso Weill Cornell Medicine.

Attualmente, i ricercatori stanno utilizzando il loro nuovo atlante per diversi sforzi successivi, compreso lo sviluppo di tecniche per produrre ISEC da altre cellule, ha affermato il dottor Rafii, che è anche membro dell’Englander Institute for Precision Medicine, Sandra and Edward Meyer Cancer Center presso Weill Cornell Medicine.

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