Functional assessment, in vitro and in vivo, of naked human pancreatic islets and microencapsulated

Diabetes mellitus tipo 1 resulta da produção insuficiente ou da ausência de insulina, decorrente da destruição de células β, por mecanismo auto-imune. O tratamento deste tipo de diabetes consiste na administração subcutânea de insulina exógena. Recentemente, foi demonstrado que o transplante de ilhotas pancreáticas é capaz de tornar o portador de diabetes tipo 1 independente de insulina exógena. Apesar do sucesso alcançado, a necessidade permanente de imunossupressão é uma das principais barreiras para que o transplante de ilhotas possa ser realizado em número maior de pacientes. Assim, o desenvolvimento de novas metodologias que evitem a rejeição do enxerto, como o macro e o microencapsulamento de ilhotas, continua sendo crucial para o estabelecimento definitivo do transplante de ilhotas como opção terapêutica no tratamento de diabetes tipo 1. Neste trabalho, foi padronizado um modelo animal para avaliar, in vivo, a funcionalidade das ilhotas pancreáticas humanas isoladas e purificadas na Unidade de Ilhotas Pancreáticas Humanas do IQUSP. Ratos NIH nude foram tornados diabéticos através de injeção de estreptozotocina para o implante de ilhotas pancreáticas humanas nuas e microencapsuladas. As ilhotas foram microencapsuladas em Biodritina, um novo heteropolissacarídeo patenteado e cedido ao nosso laboratório, tendo sido possível padronizar a produção de microcápsulas uniformes e homogêneas, com tamanho médio entre 400µm e 600 µm. A reversão do diabetes ocorreu em 24% dos ratos nude transplantados com ilhotas pancreáticas humanas nuas. Por outro lado, não observamos reversão do diabetes quando ilhotas encapsuladas foram implantadas, apesar do teste de atividade funcional realizado in vitro ter demonstrado que elas continuam a secretar insulina e a responder ao estímulo com glicose após o encapsulamento. Para elucidar este efeito, cápsulas vazias foram implantadas em ratos nude e em ratos imunocompetentes, os quais desenvolveram processo inflamatório acompanhado de processo fibrótico no local do implante. Estudo imuno-histoquímico está sendo realizado para esclarecer a natureza e a intensidade destes processos.Type 1 diabetes mellitus results from insufficient or absence of insulin production, as a consequence of destruction of pancreatic β cells, by an auto-imune mechanism. Treatment for this type of diabetes consists of subcutaneous administration of exogenous insulin. Recently, it has been demonstrated that pancreatic islet cell transplantation is capable of rendering type I diabetic patients independent of exogenous insulin. However, in spite of the success achieved, permanent immunosuppression is still required, being the main barrier to expand this treatment to a large number of patients. Therefore, development of new technologies, such as islet macro and microencapsulation to avoid rejection of the tissue implanted, is still crucial for definitive establishment of islet transplantation as a therapeutic alternative for type I diabetes. In the present work, an animal model was established for in vivo evaluation of the functional ability of human pancreatic islets, which were isolated and purified at the Human Pancreatic Islet Unit of the University of São Paulo Chemistry Institute. Diabetes was induced in NIH nude rats through streptozotocin injection followed by implantation of naked or microencapsulated human pancreatic islets. Biodritin, a new and patented heteropolyssaccaride was used to microencapsulate the islets. The production of uniform and homogeneous microcapsules with diameters in the range of 400µm e 600 µm was successfully established. Reversion of diabetes occurred in 24% of the nude rats transplanted with human pancreatic islets. On the other hand, no reversion of diabetes was observed when encapsulated islets were implanted, although their functional activity in vitro indicated that they secreted insulin and responded to glucose stimulation upon encapsulation. In order to elucidate this effect, empty capsules were implanted in nude rat and in immunocompetent rats, both of which developed an inflammatory process accompanied by a fibrotic process in the site of the implant. Immunohistochemical studies are underway to address the nature and the intensity of these inflammatory processes