10 жовтня 2014 року, 18:32
У п'ятницю стало відомо про прорив в пошуку ефективних методів лікування діабету 1 типу. Вчені Гарвардського університету повідомили про те, що їм вдалося розробити спосіб масового отримання в лабораторних умовах з стовбурових клітин нормально функціонуючих, зрілих, що виробляють інсулін бета-клітин підшлункової залози. Причому в кількостях, достатніх для трансплантації пацієнтам, чиї бета-клітини вбиті власною імунною системою.
Автори методу стверджують, що тепер людство знаходиться буквально за крок від реалізації мрії мільйонів хворих і їх близьких - повного виліковування від діабету 1 типу. Серед них - і провідний автор опублікованій в журналі Cell роботи, біолог, фахівець зі стовбурових клітин Дуглас Мелтон (Douglas Melton). Після того, як близько 20 років тому його маленькому синові, а пізніше і дочки, був поставлений діагноз «діабет 1 типу», вчений присвятив своє життя і наукову кар'єру пошуку засобів лікування і впевнений, що домігся свого.
Дуглас Мелтон. Фото з сайту mc.vanderbilt.edu
Клітини на заміну
Як відомо, підшлункова залоза протягом дня регулює рівень глюкози в крові за допомогою секреції бета-клітинами, розташованими в так званих острівцях Лангерганса, гормону інсуліну. При цукровому діабеті 1 типу клітини власної імунної системи організму, з нез'ясованих поки причин, проникають в острівці Лангерганса і знищують бета-клітини. Нестача інсуліну призводить до таких тяжких наслідків, як порушення серцевої функції, втрата зору, інсульт, ниркова недостатність і іншим. Хворим доводиться довічно кілька разів на день робити собі ін'єкції підібраних доз інсуліну, однак абсолютно точної відповідності природному процесу викиду гормону в кров домогтися все ж неможливо.
Вчені всього світу вже протягом десятиліть шукають способи заміни втрачених через аутоімунного процесу бета-клітин. Зокрема, був розроблений метод трансплантації інсулоцітов (клітин острівців Лангерганса), виділених з донорських підшлункової залоз. Однак цей метод залишається експериментальним, доступним через брак донорських органів лише невеликій кількості пацієнтів. Крім того, трансплантація донорських клітин, для запобігання їх відторгнення, вимагає постійного прийому потужних іммуноподавляющего препаратів з усіма супутніми негативними побічними ефектами.
Після ізоляції в 1998 році ембріональних стовбурових клітин, потенційно здатних перетворюватися на будь-клітини організму, метою багатьох наукових груп стали пошуки методів отримання функціонуючих бета-клітин саме з них. Кільком командам вдалося in vitro (поза живим організмом) трансформувати ембріональні клітини в клітини-попередники (прекурсори) інсулоцітов, які потім дозрівають, будучи поміщеними в організми спеціально виведеної лінії лабораторних тварин і починають виробляти інсулін. Процес дозрівання займає близько шести тижнів.
Зокрема, такого успіху добилися фахівці з Каліфорнійського університету (Сан-Дієго). 9 вересня вони, спільно з місцевою біотехнологічної компанією ViaCyte, оголосили про початок перше в своєму роді клінічних випробувань експериментального препарату VC-01, що представляє собою вирощені з ембріональних стовбурових клітин прекурсори бета-клітин, поміщені в напівпроникну оболонку. Передбачається, що перша фаза випробувань, покликана оцінити ефективність, переносимість та безпеку різних доз препарату, триватиме два роки, в ній візьмуть участь приблизно 40 пацієнтів. Дослідники очікують, що багатообіцяючі результати, отримані в ході експериментів на тварин, вдасться повторити на людях і імплантовані під шкіру прекурсори бета-клітин дозріють і почнуть виробляти потрібну організму кількість інсуліну, що дозволить пацієнтам відмовитися від ін'єкцій.
Крім ембріональних стовбурових клітин, джерелом для отримання інсулоцітов можуть бути і індуковані плюрипотентні стовбурові клітини (iPSC) - незрілі клітини, перепрограмовані з зрілих і потенційно здатні спеціалізуватися в клітини всіх типів, присутніх в дорослому організмі. Однак експерименти показали, що цей процес дуже складний і довгий, а отримувані бета-клітини позбавлені багатьох характеристик «рідних» клітин.
Півлітра бета-клітин
Тим часом група Мелтона заявила, що розробила метод, що дозволяє уникнути всіх недоліків - джерелом інсулоцітов можуть бути як ембріональні стовбурові клітини, так і iPSC, весь процес відбувається in vitro, а на виході вже через 35 днів виходить півлітровий посудину з 200 мільйонами зрілих, нормально функціонуючих бета-клітин, що, теоретично, досить для трансплантації одному пацієнтові. Сам Мелтон назвав вийшов протокол «відтвореним, але дуже копіткою». «Ніякого чарівництва, тільки десятиліття наполегливої роботи», - цитує його журнал Science. Протокол включає поетапне введення в дуже точно підібраною комбінації п'яти різних факторів росту і 11 молекулярних факторів.
Графічний абстракт статті Мелтона і його колег в Cell
Поки метод Мелтона показав відмінні результати в експериментах на мишачої моделі діабету 1 типу. Через два тижні після трансплантації в організм хворих на діабет мишей, отримані зі стовбурових клітин людські бета-клітини підшлункової залози почали виробляти достатню кількість інсуліну для того, щоб вилікувати тварин.
Однак, перш, ніж перейти до випробувань на людях, Мелтон і його колегам необхідно вирішити ще одну проблему - як захистити трансплантат від атаки імунної системи. Той же самий аутоімунний процес, який став причиною хвороби, може торкнутися нові бета-клітини, отримані з власних iPSC пацієнта, а інсулоцітов, отримані з ембріональних стовбурових клітин, можуть стати мішенню для нормального імунної відповіді, як чужорідні агенти. В даний час група Мелтона у співпраці з іншими науковими центрами працює над тим, як найефективніше вирішити цю проблему. Серед варіантів - приміщення нових бета-клітин в якусь захисну оболонку або їх модифікація з тим, щоб вони могли не піддаватися атаці імунних клітин.
Мелтон не сумнівається, що ця трудність буде подолана. На його думку, клінічні випробування його методу почнуться протягом найближчих декількох років. «Нам зараз залишається всього один крок до фінішу», - вважає він.
