Стволовые клетки человека впервые "превратили" в инсулин-продуцирующие клетки

Кластеры бета-клеток поджелудочной железы, полученные из плюрипотентных стволовых клеток человека в чашке Петри.

Иллюстрация Hebrok Lab / UCSF.

Учёные пересадили полученные островки в организм здоровых мышей.

Иллюстрация Hebrok Lab / UCSF.

Впервые о диабете первого типа (СД1) заговорили ещё в Древнем Египте, и с тех пор медики немало преуспели в лечении этого опасного заболевания. Тем не менее частые инъекции инсулина по-прежнему являются повседневной частью жизни многих людей, страдающих этим недугом. Возможно, в скором времени такие процедуры могут остаться в прошлом.

Недавно исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско превратили стволовые клетки человека в функциональные клетки, продуцирующие инсулин (также известные как бета-клетки).

Напомним, что по сравнению с диабетом второго типа СД1 является более тяжёлой формой болезни, и до появления инъекций инсулина она была смертельной.

Сахарный диабет первого типа характеризуется абсолютной недостаточностью инсулина: поджелудочная железа его просто не вырабатывает. Иммунная система организма начинает "воевать против себя" и атакует бета-клетки, производящие этот гормон, поэтому СД1 является аутоиммунным заболеванием.

Первый тип обычно диагностируется в детстве (впрочем, недавно оказалось, что в данном случае речь часто идёт об ошибке).

Пациентам с диабетом первого типа требуются ежедневные инъекции инсулина. Несмотря на то, что это довольно хорошее лечение, саму систему сложно назвать идеальной.

В целом пациенты с подобным состоянием могут жить вполне нормальной жизнью, но при этом у них есть повышенный риск развития почечной недостаточности, болезней сердца и инсульта.

На сегодняшний день существуют альтернативные методы лечения диабета первого типа: введение новых бета-клеток или замена поджелудочной железы на новую. Впрочем, оба варианта имеют свои минусы, поскольку речь идёт о донорских органах.

Чтобы решить проблему нехватки доноров, исследователи в течение последних нескольких лет пытались заставить стволовые клетки преобразовываться в полностью функциональные бета-клетки поджелудочной железы. Однако они столкнулись с рядом проблем.

"Клетки, которые мы и другие [исследователи] создавали, оставались на неразвитой стадии, когда они не могли в достаточной мере реагировать на уровень глюкозы в крови и выделять инсулин должным образом. Это стало основной проблемой", – говорит один из членов команды микрофизиолог Матиас Хеброк (Matthias Hebrok) из Калифорнийского университета в Сан-Франциско.

Дальнейшие исследования помогли решить проблемы: команда изучила то, как эти клетки развиваются в поджелудочной железе. Они отделаются от остальной поджелудочной железы и уплотняются в выступы под названием островы Лангерганса.

Команда исследовала этот процесс в чашке Петри, искусственно отделяя стволовые клетки поджелудочной железы, чтобы реорганизовать их в островковые кластеры, которые они естественным образом формируют в организме.

Такая работа позволила стволовым клеткам поджелудочной железы созревать и функционировать так же, как обычные клетки, вырабатывающие инсулин.

Более того, учёные пересадили полученные "островки" в организм здоровых мышей. Оказалось, что клетки вырабатывали инсулин в ответ на изменение уровеня сахара в крови в течение нескольких дней.

"Теперь мы можем создавать клетки, продуцирующие инсулин, которые выглядят и действуют так же, как бета-клетки поджелудочной железы, которые присутствуют у нас с вами", – объясняет Хеброк.

По его мнению, это важный шаг на пути к созданию клеток, которые можно было бы пересадить пациентам с диабетом.

Учёные пересадили полученные островки в организм здоровых мышей.

Конечно, как и в случае с любыми исследованиями на мышах, медики пока не могут сказать, как их методика скажется на организме человека. Специалистам предстоит проделать ещё немало работы, прежде чем будет разработало эффективное лечение.

Тем не менее они считают, что сделали огромный шаг вперёд, и в настоящее время работают над решением различных проблем.

Например, команда хочет понять, можно ли использовать методику редактирования генома CRISPR для изменения стволовых клеток таким образом, чтобы те оставались незамеченным для сверхактивной иммунной системы.

Научная статья по итогам работы представлена в издании Nature Cell Biology.