LA SITUAZIONE ATTUALE DEI TRAPIANTI DI INSULE IN EUROPA

Di Christian Toso, MD, Zoltan Mathe, MD, e Jose Oberholzer, MD, del Programma di Trapianti di Insule del Professor Philippe Morel dell'Università di Ginevra, in Svizzera.

A Cura di Daniela D'Onofrio

DONAZIONE DI ORGANI E DISPONIBILITA' di PANCREAS in EUROPA

I trapianti dipendono quasi esclusivamente dalla donazione generosa di organi, tessuti e cellule prelevati da cadaveri. In certe situazioni è possibile la donazione da soggetto vivente, ma nella pratica clinica ciò è quasi del tutto limitato ai trapianti di reni, fegato e midollo osseo. Si sta cercando in tanti modi di implementare la donazione da cadavere. Questi sforzi sono condotti principalmente da organizzazioni quali Euro Transplant, Etablissement Francais des Greffres, NITp e Swiss Transplant. La percentuale di donazione di organi varia da un paese all'altro a seconda delle politiche locali. Nell'anno 2000, la Spagna è stata la prima nazione al mondo con 34 donatori per milione di abitanti. Questo risultato potrebbe essere stato determinato da:

-  L'applicazione del principio del "consenso presunto" alla donazione da parte del soggetto che non abbia in vita espresso un parere contrario.

-  Il rimborso dei costi di espianto all'ospedale.

Il principio del "consenso presunto" è ora stato esteso ad altre nazioni incluse: Austria, Belgio, Ungheria, Lussemburgo, Slovenia e Svezia, mentre la Germania, l'Olanda e altre chiedono il "consenso informato" dalla famiglia prima di prelevare gli organi. Questo requisito di "consenso informato" potrebbe, in parte, spiegare il basso numero di ogani donati in Germania e Olanda, rispettivamente 12 e 13 donatori per milione di abitanti nel 2000. Nel 1994, per aumentare la donazione di organi in tutto il mondo,  fu costituito, da parte di tre organizzazioni internazionali sui trapianti ( Eurotransplant International Foundation, Organizacion Nacional de Transplantes di Spagna  e la Partnership for Organ donation degli USA) il Donor Action program (www.DonorAction.org). Il Gruppo di Lavoro della Donor Action raccoglie i  migliori risultati provenienti da tutto il mondo in materia di donazione e li traduce in esaurienti pacchetti contenenti  lineeguida, risorse e  metodi di formazione rivolti alle Unità di Cura Intensiva affinchè sviluppino un approccio sistematico che porti all'aumento  del numero di donazioni. In Europa non esiste l'obbligo per gli ospedali di chiedere gli organi o i tessuti quando si sia in presenza di una morte cerebrale, quindi il personale medico deve essere sensibilizzato ad identificare i donatori potenziali e a sollevare il problema quando se ne presenti l'occasione. Alla metà del 2000, 26 autorizzazioni al programma della Donor Action erano state rilasciate in 17 paesi, tra cui Spagna, Olanda, Regno Unito, Belgio, Francia, Germania, Svizzera, Finlandia, Svezia, Austria, Ungheria, Polonia, Canada e Australia. Lo scopo di questo programma è di informare la popolazione sui benefici e sul bisogno della donazione di organi, e di chiedere alle persone di portare con sé una "carta del donatore", oltre ad informare i parenti circa la propria intenzione di donare dopo la morte. Al contrario che negli USA, dove i costi di espianto sono molto alti, non ci sono altri costi , a parte il trasporto, in Europa. Per questo motivo, in Europa, i laboratori che si occupano di insule hanno un accesso relativamente più facile ai pancreas per ottenere delle insule da trapiantare. Molti nefrologi in Europa, non informano i loro pazienti diabetici sulla possibilità di ottenere un trapianto di pancreas e contemporaneamente, c'è scarsa informazione a riguardo. Dal 1° gennaio al 3 ottobre 2000, negli USA sono stati registrati 1031 trapianti di pancreas dall'International Pancreas Transplant Registry; nello stesso periodo, solo 162 trapianti di pancreas sono stati effettuati al di fuori degli USA (la maggior parte in Europa). In Francia, ad esempio, dove quasi 1000 pancreas si rendono disponibili ogni anno, vengono effettuati meno di 100 trapianti di pancreas. Queste circostanze spiegano la disponibilità di pancreas da cui isolare le insule in Europa, l'alto livello di attività nel campo dei trapianti di insule, e, relativamente agli USA, la minore incidenza di trapianti di pancreas.

I NETWORKS EUROPEI per il TRAPIANTO di INSULE

Il processo di isolamento delle insule umane richiede macchinari tecnici specializzati e non è ancora una procedura standardizzata. Più che mai, il successo nell'isolamento di insule in termini di numeri e di qualità delle insule isolate da un pancreas dipende da chi effettua l'isolamento. Per migliorare le capacità dei singoli laboratori, e per aumentare il pool di donatori e di riceventi con migliori caratteristiche di compatibilità immunologica, alcuni centri stanno collaborando mediante networks. Il primo network ad essere stato creato è stato il consorzio Franco-Svizzero "Groupe de Recherche Rhin Rhone Alpes Genève pour la transplantation d'Ilots de Langerhans (GRAGIL). Il GRAGIL raggruppa gli Ospedali delle Università di Besancon, Ginevra, Grenoble, Lyon e Strasburgo ed è stato recentemente ampliato, includendo Dijon e Marsiglia. I pancreas trattati in questi centri sono mandati a Ginevra, dove le insule vengono isolate dall'organo e poi ritornano ai centri per il trapianto. Il trasporto e il processo di isolamento delle insule impiega circa 6 ore. I risultati dei trapianti di insule condotti dal GRAGIL, dopo un anno, sono gli stessi di quelli ottenuti dai singoli centri. Nei prossimi 3 anni saranno trapiantati circa 40 pazienti all'interno del GRAGIL. Il network del GRAGIL è supportato dal Ministero della Sanità Francese,  dalla Fondazione Nazionale Svizzera per la Ricerca, e dall'industria. Al momento, i costi dei pazienti sono sostenuti da sovvenzioni alla ricerca o dalle assicurazioni. Sul modello del GRAGIL, è stato creato ora in UK il Diabetes UK Islet Transplantation Consortium (Diabetes UKITC) che è composto da ricercatori interessato e/o coinvolti nella ricerca sulle insule in UK.

I RISULTATI DEI CENTRI EUROPEI PIU' ATTIVI

I tre centri europei più attivi nell'eseguire trapianti di insule sono stati Giessen, Milano e Ginevra. Comunque, molti altri centri hanno offerto trapianti di insule ai diabetici, come Lille, Nantes (Francia), Oxford e Leicester (UK). Fino a poco tempo fa', i trapianti di insule erano riservati a quei pazienti diabetici che dovessero sottoporsi a trapianto di rene. Questo perché, visto che questi pazienti dovevano comunque sottoporsi a terapia immunosoppressiva per prevenire il rigetto del rene trapiantato, il trapianto di insule rappresentava solo un piccolo rischio aggiuntivo. Secondo l'ultimo report dell'International Islet Registry sui trapianti di insule, eseguiti simultaneamente o dopo un trapianto di rene dal 1990 al 1997, la funzionalità delle insule (c-peptide 3  0,5ng/ml) è stata raggiunta per più di un mese nel 68% dei trapiantati e l'insulinoindipendenza nel 14%. Durante questo periodo, la maggior parte dei trapianti di insule è stata poi seguita da una terapia immunosoppressiva, che prevedeva steroidi (cortisone). Gli steroidi sono efficaci per prevenire il rigetto, ma hanno un elevato effetto diabetogeno, infatti è noto che aumentino i livelli di glicemia nel sangue. Questo spiegherebbe, in parte, la bassa percentuale di insulinoindipendenza nonostante la buona funzionalità delle insule. Nell'anno 2000, il Dr Shapiro dell'Università di Edmonton, nell'Alberta, Canada, ha pubblicato risultati straordinari ottenuti in una serie di trapianti di sole insule eseguiti su pazienti diabetici di tipo 1, che avevano una funzionalità renale normale. L'insulinoindipendenza è stata raggiunta in tutti i sette pazienti per un periodo di almeno un anno dopo il trapianto. A seguito di questo esperimento, la maggior parte dei centri ha modificato i propri protocolli, seguendo le indicazioni del gruppo di Edmonton ed eliminando gli steroidi dalla terapia immunosoppressiva. Questa nuova terapia è stata possibile dopo l'introduzione del Sirolimus (RapamuneO'), un nuovo e potente immunosoppressore. Senza steroidi, gli effetti collaterali sono accettabili anche per quei pazienti che non necessitino anche di un trapianto di rene. Naturalmente, questi risultati devono essere confermati anche da altri centri, prima che questo approccio possa essere esteso a un numero maggiore di diabetici. Secondo un protocollo proposto dal gruppo di Lille (F) le insule vengono iniettate immediatamente dopo essere state isolate. A seconda del peso corporeo del trapiantato e del numero di insule isolate da ogni pancreas, potrebbe essere necessaria una seconda o una terza iniezione di insule prelevate da donatori addizionali onde trapiantare la quantità di insule sufficiente a raggiungere l'insulinoindipendenza. Questo protocollo per il trapianto di sole insule in pazienti non in insufficienza renale, viene ora investigato da uno studio internazionale eseguito in più centri sotto la direzione dell'Immune Tolerance Network (www.immunetolerance.com). I tre centri europei che stanno partecipando a questo trial sono: Giessen, Milano e Ginevra. E' previsto che vengano effettuati quattro trapianti in ogni centro. Con una varietà di modificazioni nella terapia immunosoppressiva, il protocollo di Edmonton è usato ora in molti altri centri (incluso il network Franco-Svizzero GRAGIL) per trapianti di insule eseguiti dopo, o contemporaneamente al trapianto di rene. Studi recenti confermano la validità di questi trapianti per i diabetici di tipo 1, che abbiano un controllo metabolico instabile. Le insule trapiantate, che funzionino pienamente, o persino parzialmente, possono normalizzare il metabolismo proteinico e lipidico,  cosa che dimostrerebbe l'importanza delle insule nel controllo metabolico generale e implicherebbe che le insule potrebbero ridurre l'impatto delle complicanze del lungo periodo. Lo scorso gennaio 2001, Fiorina ha presentato le prime prove che dimostrerebbero che le insule trapiantate possono svolgere degli effetti benefici sulle complicanze cardiovascolari.

Approcci alternativi potenziali ai trapianti di insule: ricerche in corso.

E' ovvio che la domanda di trapianti di insule ecceda enormemente l'attuale disponibilità di tessuti umani. Inoltre, i rischi potenziali delle attuali terapie immunosoppressive, limitano i trapianti di insule a quei pazienti che abbiano un diabete scompensato (frequenti episodi di ipo o iperglicemie) e/o con complicanze diabetiche in rapida progressione, nei quali i benefici potenziali, superino decisamente i rischi. La ricerca ora si sta indirizzando verso procedure alternative per ovviare alla scarsità delle donazioni e per ridurre la necessità dell'uso degli immunosoppressori. Questo include la creazione di linee di cellule beta pancreatiche che producano insulina, la differenziazione delle cellule duttali e staminali in cellule beta, l'immunoisolamento (incapsulazione delle insule), e lo xenotrapianto (il trapianto di cellule di origine animale).

Neogenesi delle cellule, linee di cellule beta produttrici di insulina, cellule staminali.

Una linea di cellule beta umane potrebbe fornire cellule produttrici di insulina in modo illimitato. Uno dei maggiori ostacoli a questa procedura è che le cellule beta sono difficili da tenere in vita e non crescono in una coltura. Vari gruppi negli USA e in Europa  stanno cercando di creare una linea di cellule beta introducendo dei geni dentro cellule beta umane adulte per farle moltiplicare (proliferare). La grande difficoltà, durante la proliferazione delle cellule, è preservare la capacità, unica delle cellule beta, di produrre insulina a seconda del  livello di glucosio. Anche le cellule duttali pancreatiche sono candidate a creare una linea di cellule da usarsi nei trapianti di insule. Il gruppo di ricerca di Lille (F) ha precisato che, sotto condizioni di coltura specifiche, alcune cellule del dotto pancreatico hanno la capacità di differenziarsi in cellule produttrici insulina. Le cellule staminali embrionali mostrano la capacità di differenziarsi , se coltivate, in una molteplicità di linee cellulari. Recentemente, un gruppo spagnolo dell'Università di Alicante, ha ottenuto una linea di cellule umane produttrici di insulina da cellule staminali embrionali di topo che normalizzerebbero la glicemia se trapiantate in topi diabetici. Oltre a considerazioni etiche, l'uso di cellule staminali embrionali umane deve affrontare anche vari problemi di carattere legale e politico. Ad esempio, in Francia, gli esperimenti che coinvolgano cellule embrionali sono vietati. Mentre in Inghilterra è legale usare queste cellule staminali embrionali. Comunque, 8 su 15 Paesi della Comunità Europea  non hanno alcuna legislazione in proposito. In occasione del World Congress of the Transplantation Society (Roma 1999), il Papa Giovanni Paolo II si è proclamato a favore della donazione di organi e dei trapianti, ma contro ogni ricerca sugli embrioni o sulle cellule embrionali. Quindi, il discorso sulle cellule staminali embrionali resta decisamente controverso. In ogni caso, le linee di cellule bio-ingegnerizzate, una volta che siano pronte  ad essere trapiantate, possono essere soggette a rigetto. Il gruppo di B. Thorens di Losanna, Svizzera, sta cercando di aumentare la resistenza delle cellule beta all'attacco del sistema immunitario. Ha sviluppato una linea di cellule produttrici di insulina di topo (beta TC-tet), che è stata modificata al fine di sopravvivere alle condizioni difficili che le cellule incontrano, una volta trapiantate, come l'ipossia, l'alta densità cellulare, e l'esposizione a stimoli infiammatori.

Immunoisolamento, o incapsulazione.

Premessa all' incapsulazione è il fatto che le cellule che producono insulina isolate in un ambiente artificiale possono essere protette dal meccanismo distruttivo del sistema immunitario che le ospita. I maggiori problemi ancora da superare  nell'incapsulazione sono:

-   Selezione di una fonte illimitata di cellule beta

-   Prevenzione della morte della cellula all'interno dei dispositivi di incapsulazione (a causa del poco ossigeno e nutrimento)

-  Selezione di un materiale biocompatibile

-  Induzione all' immunotolleranza

La micro-incapsulazione sembra essere la tecnica più promettente per l'immunoisolamento. Le insule, circondate da una  membrana artificiale, che funge da barriera, ma che è selettivamente permeabile, possono rilasciare insulina e rispondere allo stimolo del glucosio. I bio-materiali più usati sono alginati con una membrana esterna di polilisina o, a volte, di poli-metilene guanidina. Per ora, la maggior parte dei gruppi di ricerca che lavorano nel campo dell'incapsulazione, hanno ottenuto l'insulinoindipendenza in modelli animali, piccoli o grandi dopo aver iniettato insule incapsulate all'interno della cavità addominale. Dato che nella cavità addominale c'è una scarsa disponibilità di ossigeno e di nutrimento, e dato che il rilascio di insulina dalla cavità peritoneale è lento, gli studiosi stanno verificando la possibilità di iniettare queste microcapsule nella vena porta del fegato.

Nel Nord America la tecnologia dell'incapsulazione è sviluppata dalle industrie, mentre in Europa sta avendo luogo a livelli accademici, e principalmente nei centri di: Losanna e Ginevra in Svizzera, Groningen in Olanda, Main in Germania e Strasburgo in Francia.

Xenotrapianti delle insule

Il successo nel campo degli xenotrapianti, i trapianti di tessuti o di organi da animali verso uomini, potrebbe garantire una fonte alternativa di insule. Il candidato principale, come fonte di organi, è il maiale, in quanto è anatomicamente e fisiologicamente vicino agli uomini. La prima serie di dieci xenotrapianti di cellule fetali di maiale su umani è stata eseguita a Stoccolma all'inizio degli anni '90. La funzionalità delle insule era stata transitoria. I tessuti e le cellule xenotrapiantate provocano un attacco massiccio da parte del sistema immunitario del trapiantato. Nel caso di organi xenotrapiantati , anticorpi umani preformati causano un immediato e grave rigetto (rigetto iperacuto) che può distruggere le cellule trapiantate entro pochi minuti o poche ore.  Le insule di origine animale potrebbero invece essere meno sensibili al rigetto, perchè le insule vengono separate dai vasi del donatore durante l'isolamento. Per diminuire la reazione contro i tessuti del maiale, si stanno compiendo sforzi per integrare  geni umani all'interno degli animali donatori. Se lo xenotrapianto dovesse diventare una fonte possibile di cellule per i trapianti umani, bisognerà superare le  preoccupazioni etiche e il rischio di trasmissione di malattie infettive agli uomini. La trasmissione di retovirus endogeni suini è stata dimostrata da linee cellulari e da linfociti suini verso cellule umane in vitro. La recente infezione di encefalopatia spongiforme bovina (malattia della mucca pazza) delle mucche  in Europa e dell'afta epizootica potrebbero aumentare la paura del pubblico verso lo xenotrapianto. Questi problemi però devono essere controbilanciati dal fatto che nessuno dei 160 pazienti trattati con procedure, che coinvolgessero organi di maiale, ha sviluppato un'infezione. In alcuni paesi europei è legale condurre studi clinici sugli xenotrapianti. In Svizzera (secondo il referendum del 7 febbraio 1999), nessuno studio clinico riguardante xenotrapianti potrebbe essere legalmente compiuto se non preventivamente autorizzato da un comitato etico. Le controversie attuali sullo xenotrapianto devono essere superate prima che insule estratte da maiali possano essere trapiantati in pazienti diabetici. Un gruppo di lavoro del Consiglio d'Europa sta attualmente presentando delle lineeguida su questo argomento.

Conclusioni

Il principio del trapianto di insule è stato dimostrato. Attualmente, vari centri in tutto il mondo offrono il trapianto di insule ad un numero circoscritto di pazienti. Nonostante gli immunosoppressori siano ancora necessari per prevenire il rigetto e la ricomparsa del diabete, un trapianto di insule può aiutare quelli con un diabete di tipo 1 instabile. Per il momento, i diabetici con un buon controllo metabolico non dovrebbero prendere in considerazione il trapianto di insule a causa dei rischi di malattia derivanti da tessuti umani estranei e dalla terapia immunosoppressiva. Per queste persone dobbiamo trovare una soluzione per evitare il bisogno di immunosoppressori; e, per tutti i malati, dobbiamo creare una fonte illimitata di cellule capaci di produrre insulina.