Биолог Дуглас Мелтон (Douglas Melton) из Института стволовых клеток Гарварда потратил почти два десятилетия на поиски путей лечения диабета. У его сына это заболевание развилось во младенчестве, а у дочери было диагностировано в возрасте 14 лет.
Наконец Мелтон и его коллеги сообщили о потенциально значимом шаге к этой цели: они разработали рецепт, который помогает превратить стволовые клетки человека в функционирующие бета-клетки поджелудочной железы. Они могут реагировать на глюкозу и вырабатывать достаточное количество инсулина для излечения от болезни. Как правило, у людей, страдающих от сахарного диабета первого типа, бета-клетки разрушаются собственной иммунной системой организма. Однако эксперимент со стволовыми клетками, проведённый на мышах, привёл к выздоровлению животных.
Эксперты по генетике бета-клеток уверены: научное сообщество, занимающееся вопросами диабета, давно ожидало этого прорыва. Генерируемые в лаборатории клетки были ценным инструментом для изучения диабета. Теперь же Мелтон надеется, что в конечном счёте они могут быть использованы и для лечения.
В течение дня поджелудочная железа регулирует уровень сахара в крови, отвечая на увеличение глюкозы после еды. Она вырабатывает инсулин, который помогает клеткам получать энергию.
При диабете первого типа, которым страдает огромное количество людей по всему миру, иммунная система организма ошибочно убивает бета-клетки по до сих пор не выясненным причинам: тело остаётся без инсулина. Людям, которые учатся контролировать своё состояние самостоятельно, приходится постоянно вводить себе тщательно откалиброванные дозы инсулина. Но добиться введения в организм точного количества инсулина, аналогичного тому, что вырабатывается здоровой поджелудочной железой, практически невозможно. Поэтому исследователи десятилетиями ищут способ замены недостающих клеток.
Когда учёные начали работать с эмбриональными стволовыми клетками (ЭСК) в 1998 году, появилась надежда. Теоретически эмбриональные стволовые клетки плюрипотентны, то есть могут обратиться в любой тип клеток организма, в том числе и в бета-клетки. По сути, превращение ЭСК в клетки поджелудочной железы было первой задачей, которую ставили исследователи перед собой при изучении стволовых клеток. Правда, это оказалось чрезвычайно сложной задачей.
Мелтон и его коллеги сообщили о создании сложного рецепта, который может преобразовать стволовые клетки человека или плюрипотентные клетки непосредственно в функционирующие бета-клетки. Он и его коллеги тщательно изучили сигналы, которые определяют развитие поджелудочной железы; затем они разработали метод, который превращает стволовые клетки в зрелые бета-клетки.
Отец двоих больных детей и его коллеги растили бета-клетки из стволовых в колбах, используя пять различных сред и одиннадцать молекулярных факторов (от белков до сахаров), которые должны добавляться в точных соотношениях в течение более чем 35 дней. Технология позволяет производить 200 миллионов бета-клеток в одной колбе ёмкостью 500 миллилитров. В теории этого достаточно для лечения одного пациента. Однако пока не понятно, будет ли диабет полностью излечен после одной процедуры, или же понадобится введение дополнительных клеток.
Такие бета-клетки могут быть использованы для лечения диабета первого типа (это показал эксперимент на грызунах), но исследователям ещё предстоит найти способ, чтобы защитить их от повторного иммунологического отторжения. Тот же аутоиммунный ответ, который вызвал заболевание, скорее всего, атакует и новые бета-клетки (полученные из собственных плюрипотентных клеток пациента). Мелтон и его коллеги в настоящее время изучают, какие инкапсуляции стволовых клеток и изменения бета-клеток помогут "новичкам" отразить иммунную атаку.
Полученные клетки также могут быть использованы для изучения аутоиммунных расстройств. Методика позволяет создавать модельные системы для изучения генетической основы диабета, а также для изучения новых методик лечения и улучшения состояния уже существующих бета-клеток.
Мелтон говорит, что в его лаборатории имеются плюрипотентные клеточные линии, полученные от здоровых людей и людей с диабетом как первого типа, так и второго типа, при последнем бета-клетки не разрушаются.
Сейчас бета-клетки создаются из этих клеточных линий для того, чтобы исследователи смогли найти различия, которые в конце концов помогут объяснить возникновение различных форм заболевания. Также они будут использованы для изучения реакции химических веществ, которые могут остановить или даже обратить вспять повреждения, которые диабет наносит бета-клеткам.
Научная статья Мелтона и коллег была опубликована в издании Cell.
