Исследователи из американского Института биологических исследований Солка сообщили, что им удалось создать человеческие клетки, которые производят инсулин и не вызывают иммунного отторжения при трансплантации пациентам с сахарным диабетом. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
Диабет первого типа — пожизненное заболевание, которое сложно контролировать даже с помощью автоматических устройств, доставляющих инсулин для регулирования уровня сахара в крови. На протяжении десятилетий исследователи искали способ восполнить нерабочие клетки поджелудочной железы.
Решением могла бы стать пересадка бета-островков поджелудочной железы — скоплений клеток, вырабатывающих инсулин и другие гормоны. Но донорские клетки вызывают реакцию отторжения и требуют от пациентов приема иммунодепрессантов в течение всей жизни, что сопряжено с серьезным риском инфекций.
Используя технологию стволовых клеток, ученые из Института Солка создали первые инсулин-продуцирующие кластеры клеток поджелудочной железы, способные восстанавливать гомеостаз глюкозы без иммунного отторжения после трансплантации. Действие их было успешно проверено на диабетических мышах.
“Большинство диабетиков первого типа — дети и подростки. Это заболевание, с которым исторически трудно справиться с помощью лекарств, — приводятся в пресс-релизе института слова руководителя исследования Рональда Эванса, заведующего кафедрой молекулярной биологии и биологии развития. — Теперь мы надеемся, что регенеративная медицина в сочетании с иммунной защитой может реально изменить ситуацию в этой области, заменив поврежденные клетки созданными в лаборатории кластерами человеческих островков, которые производят нормальные количества инсулина по запросу организма”.
В предыдущем исследовании авторам уже удалось создать бета-подобные клетки из стволовых. Эти клетки обладали способностью вырабатывать инсулин, но у них не хватало на это энергии. Впоследствии ученые обнаружила генетический переключатель, называемый ERR-гамма, который при включении “заряжает” клетки.
“Когда мы добавляем ERR-гамма, клетки получают энергию, необходимую для выполнения своей работы, — говорит еще один автор исследования Майкл Даунс (Michael Downes), старший научный сотрудник Инстиута Солка. — Эти клетки здоровы и крепки и могут доставлять инсулин, когда чувствуют высокий уровень глюкозы”.
Важнейшей частью нового исследования была разработка способа выращивания трехмерных островков бета-подобных клеток, приближенных по форме к поджелудочной железе человека. В итоге ученые получили так называемые островковые органоиды человека HILO (human islet-like organoids), готовые для пересадки.
Для защиты от иммунного отторжения авторы задействовали белок контрольной точки PD-L1, используемый в ряде иммунотерапевтических препаратов от рака.
“Экспрессируя PD-L1, который действует как иммунный блокатор, трансплантированные органоиды могут скрываться от иммунной системы”, — объясняет первый автор статьи Эйдзи Йошихара (Eiji Yoshihara), бывший сотрудник лаборатории генной экспрессии Инстиута Солка.
Йошихара разработал метод индукции PD-L1 в HILO короткими импульсами гамма-белка интерферона.
“Это первое исследование, показывающее, что можно защитить HILO от иммунной системы без генетических манипуляций, — подчеркивает Даунс. — Если мы сможем оформить это как терапию, пациентам не нужно будет принимать иммунодепрессанты”.
Авторы отмечают, что прежде чем выводить систему на клинические испытания, нужно провести дополнительные исследования. В частности, пересаженные органоиды необходимо тестировать на мышах в течение более длительных периодов времени, чтобы подтвердить их продолжительный эффект и гарантировать безопасность для людей.
