GSIR-on-a-chip: a microfluidic device fo the assessment of pancreatic islets' functionality

Thanks to numerous scientific advances, the possibility of definitively curing patients suffering from Type 1 Diabetes without any insulin therapy, through pancreatic islet transplantation, is increasingly closer. This new treatment allows patients to manage their blood sugar, avoiding hypoglycemic episodes, without the use of insulin injections. Before proceeding with the transplant, however, it is necessary to evaluate the functionality of the pancreatic islets, through an assay known as the Glucose Stimulated Insulin Release (GSIR) assay. The latter, despite being a gold standard, presents some critical issues and limitations due to the high number of islets required, the long duration of the assay and the impossibility of replicating the physiological environment. The aim of this work is to present the optimization of a microfluidic device designed to perform on-chip GSIR to address the limitations of the standard assay. This platform allows the GSIR to be carried out with twenty times fewer islands, reducing the duration by a fifth, at room temperature to simplify its execution and using gelatin to imitate the extracellular environment. Furthermore, it allows the implementation of further assays, such as the analysis of intracellular Ca2+ variation. The GSIR-on-a-chip is based on the diffusion of molecules and thanks to its characteristics, it has the potential to replace the gold standard in the analysis of pancreatic islets before their transplantation.

Grazie a numerosi progressi scientifici, è sempre più vicina la possibilità di curare definitivamente i pazienti affetti da Diabete di Tipo 1 senza alcuna terapia insulinica, attraverso pancreatic islets transplantation. Questo nuovo trattamento permette ai pazienti di gestire la loro glicemia, evitando episodi ipoglicemici, senza l’impiego di iniezioni di insulina. Prima di poter procedere con il trapianto è tuttavia necessario andare a valutare la funzionalità delle isole pancreatiche, attraverso un saggio noto come Glucose Stimulated Insulin Release (GSIR) assay. Quest’ultimo, pur essendo un gold standard, presenta alcune criticità e limitazioni dovute all’alto numero di isole necessarie, l’elevata durata del saggio e l’impossibilità di replicare l’ambiente fisiologico. Lo scopo di questo lavoro è di presentare l’ottimizzazione di un dispositivo microfluidico ideato per svolgere la GSIR su chip per far fronte alle limitazioni del saggio standard. Questa piattaforma permette di svolgere la GSIR con un numero venti volte inferiore di isole, riducendo di un quinto la durata, a temperatura ambiente per semplificare il suo svolgimento e utilizzando la gelatina per andare a imitare l’ambiente extracellulare. Inoltre, consente di implementari ulteriori saggi, come l’analisi dell’intracellular Ca2+ variation. La GSIR-on-a-chip è basato sulla diffusione delle molecole e grazie alle sue caratteristiche, ha le potenzialità di andare a sostituire il gold standard nell’analisi delle isole pancreatiche prima del loro trapianto.