Исследователи, занимающиеся поиском новых эффективных методов лечения сахарного диабета, уже давно обратили свое внимание на стволовые клетки. Эти клетки можно трансформировать в бета-клетки, продуцирующие инсулин – гормон, регулирующий уровень глюкозы в крови. Однако существует одно серьезное препятствие: количество продуцируемого ими инсулина очень сложно регулировать.
Исследователи медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе, работающие под руководством доцента Джеффри Миллмана (Jeffrey R. Millman), разработали новый метод репрограммирования клеток, обеспечивающий получение бета-клеток, которые быстро и адекватно реагируют на колебания уровня глюкозы в крови.
Миллман входил в группу исследователей Гарвардского университета, которые в 2014 году превратили клетки кожи в стволовые клетки, и в 2016 году проделал эту же процедуру с клетками кожи пациента с сахарным диабетом. В каждом случае на полученные стволовые клетки воздействовали различными факторами роста для превращения их в продуцирующие инсулин бета-клетки. Однако такие бета-клетки функционировали не так хорошо, как рассчитывали ученые. Они продуцировали либо слишком много инсулина, либо вообще ничего.
Для получения нового типа бета-клеток авторы внесли множество изменений в протокол репрограммирования, что обеспечило более высокую чувствительность новых клеток, а также их способность секретировать инсулин в количествах, соответствующих изменению уровня глюкозы.
Полученные из плюрипотентных стволовых клеток бета-клетки окрашиваются красным красителем, когда начинают синтезировать инсулин в ответ на воздействие глюкозы.
Эти бета-клетки трансплантировали иммуносупрессивным мышам с моделированным сахарным диабетом. Через несколько дней они начинали продуцировать инсулин в количестве, достаточном для эффективного регулирования уровня глюкозы в крови животных. Это обеспечило функциональное излечение сахарного диабета на несколько месяцев, что для большинства задействованных животных примерно соответствовало продолжительности их жизни.
Миллман отмечает, что он не может прогнозировать, когда такие клетки будут готовы для клинических исследований. Он отмечает, что существует по крайней мере два возможных варианта их клинического применения. Во-первых, клетки можно инкапсулировать в какой-либо гелеобразный материал, диаметр пор которого будет одновременно обеспечивать высвобождение инсулина и предотвращать проникновение иммунных клеток в имплантат. Еще одним перспективным вариантом является применение генетической модификации, которая сделает бета-клетки невидимыми для иммунной системы после имплантации.
Авторы считают, что после подтверждения безопасности и эффективности подхода в клинических исследованиях разработанный ими метод производства бета-клеток можно будет быстро масштабировать для массового применения. В своей лаборатории им удается выращивать более миллиарда бета-клеток в течение всего нескольких недель.
Статья Velazco-Cruz L et al. Acquisition of dynamic function in human stem cell-derived beta cells опубликована в журнале Stem Cell Reports.
Евгения Рябцева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Washington University School of Medicine in St. Louis: New hope for stem cell approach to treating diabetes.
