Терапия путем превращения стволовых клеток человека в клетки, продуцирующие инсулин, может дать надежду людям с диабетом. Эксперимент на мышах показал, что метод способен бороться даже с острой формой заболевания.
В исследовании, опубликованном в журнале Nature Biotechnology, описан совершенно новый метод преобразования так называемых плюрипотентные стволовые клетки в выбранные клетки-мишени. Мы можем назвать плюрипотентные клетки «первичными», недифференцированными клетками, которые могут развиваться в ткани любого типа, существующие в нашем организме.
Биоинженерия позволяет нам контролировать рост стволовых клеток и свободно «программировать» клетки, в которые они должны превращаться . Таким образом, например, создаются клетки сердца, мозга или кожи. Получение бета-клеток поджелудочной железы имеет важное значение в экспериментальных методах лечения сахарного диабета . Они отвечают за выработку инсулина и контроль уровня инсулина в организме. Инсулин снижает уровень глюкозы в крови – если ее слишком мало или организм не реагирует должным образом на ее присутствие, развивается сахарный диабет.
Несмотря на определенные успехи в исследованиях подобных методов, ученые все же столкнулись с серьезной проблемой — большим количеством «нецелевых клеток».
Новые клетки более эффективны в лечении диабета
Проблема нецелевых клеток, как называет их один из авторов нового исследования, связана с ситуацией, когда, несмотря на вмешательство биоинженеров, программирующих стволовые клетки на превращение в бета-клетки, часть из них дифференцируется в клетки печени или другие клетки. типы клеток поджелудочной железы .
Ученые из Вашингтонского университета предположили, что содержание этих порочных клеток в препаратах, назначаемых пациентам с диабетом (в настоящее время в экспериментах на мышах), может ослабить эффект всего метода . Поэтому они решили разработать новый метод преобразования стволовых клеток в бета-клетки и сравнить их эффективность с «традиционным» методом.
Команда под руководством эксперта в области биомедицины Джеффри Р. Миллмана подготовила клетки, продуцирующие инсулин, полученные из стволовых клеток человека. Затем он имплантировал их мышам, которые ранее были доведены до состояния, напоминающего острый диабет.
У этих мышей был очень тяжелый диабет. Уровень сахара превышал 500 миллиграммов на децилитр крови, уровень, который был бы смертельным для человека, объясняет доктор Миллман. После клеточной терапии уровень глюкозы в крови грызунов нормализовался в течение двух недель. Глюкоза поддерживалась на правильном уровне в течение многих месяцев подряд (до года) без необходимости приема дополнительных лекарств.
Мыши контрольной группы, которым не пересадили бета-клетки, умерли из-за ухудшения состояния.
Ключом является цитоскелет клетки
Авторы исследования подчеркивают, что терапия клетками, полученными по новому методу, оказалась намного эффективнее, чем в случае с клетками, полученными стандартным способом . Доктор Миллман считает, что это связано с отсутствием нецелевых клеток.
Ученым удалось освоить дифференцировку плюрипотентных стволовых клеток в достаточной степени, чтобы помешать им создавать другие типы клеток, чем хотелось бы. Ключевым фактором в этом процессе был цитоскелет — внутриклеточная структура, удерживающая отдельные части клетки в нужных местах.
Цитоскелет состоит из трех типов белковых филаментов. Одним из них является так называемый актиновые филаменты, которые, как показало новое исследование, играют важную роль в дифференцировке клеток. Ученые обнаружили, что манипулирование актиновыми филаментами в цитоскелете позволяет более эффективно «производить» бета-клетки из стволовых клеток.
Для подтверждения эффективности противодиабетической терапии необходимы дальнейшие исследования, в том числе испытания на людях. Это означает, что может пройти много лет, прежде чем метод станет доступным для первых заболевших. Но ученые подчеркивают, что их работа может оказаться прорывом в биоинженерии и задать новое направление для будущих исследований не только в области диабета.