Диабет 1 типа у мышей

РИА Новости

РИА Новости

МОСКВА, 26 фев — РИА Новости. Американские ученые разработали новую методику лечения сахарного диабета стволовыми клетками. Результаты эксперимента на лабораторных мышах подтвердили его высокую высокую эффективность — всего за две недели мышей вылечили от тяжелой формы диабета стволовыми клетками человека. Об этом сообщается в статье, опубликованной в журнале Nature Biology.

Ученые из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе нашли способ превращения плюрипотентных стволовых клеток человека в бета-клетки поджелудочной железы, которые вырабатывают инсулин. Когда эти клетки были трансплантированы мышам, у которых была спровоцирована острая форма диабета, животные быстро излечились.

«У этих мышей был очень тяжелый диабет с показаниями уровня сахара в крови более 500 миллиграммов на децилитр крови — уровнем, смертельным для человека, — приводятся в пресс-релизе университета слова руководителя исследования, биомедицинского инженера Джеффри Миллмана (Jeffrey Millman). — Когда мы дали мышам инсулин-секретирующие клетки, в течение двух недель их уровень глюкозы в крови нормализовался».

Плюрипотентные стволовые клетки — это, по сути, бланковые недифференцированные клетки, способные перерастать в другие виды клеток организма. Использование этого потенциала в контексте диабета означает, что исследователи могут разработать способы настройки стволовых клеток для превращения их в инсулин-продуцирующие клетки, которых не хватает диабетикам, помогая им контролировать уровень сахара в крови и оставаться здоровыми.

Ученые из лаборатории Джеффри Миллмана занимаются этой проблемой не один год. В 2016 году они разработали способ производства инсулин-секретирующих клеток, которые функционируют в ответ на глюкозу, из стволовых клеток, полученных от пациентов с диабетом первого типа. Затем они выяснили, как повысить уровень секреции инсулина в бета-клетках поджелудочной железы, полученных из стволовых клеток. В данном исследовании они решали еще одну задачу: как уменьшить количество «нецелевых» ячеек, образующихся из стволовых клеток параллельно с «целевыми» бета-клетками. «Нецелевые» клетки, хотя они и не являются вредными, снижают эффективность лечения стволовыми клетками.

«Общая проблема заключается в том, что когда вы пытаетесь превратить человеческую стволовую клетку в инсулин-продуцирующую бета-клетку, или нейрон, или сердечную клетку, вы также производите другие клетки, которые вам не нужны, — объясняет ученый. — В данном случае мы можем случайно получить другие типы клеток поджелудочной железы или печени».

Авторы обнаружили, что факторы транскрипции, которые заставляют стволовые клетки превращаться в клетки поджелудочной железы, связаны с состоянием клеточного цитоскелета — структуры поддержки внутри клеток, состоящей из различных белковых волокон. Один из этих белков — актин — играет важную роль в клеточной функции и, как оказалось, в дифференциации стволовых клеток.

Ингибируя полимеризацию актина в цитоскелете, ученые смогли добиться лучшей дифференцировки и получить больше бета-клеток, которые при этом эффективнее функционировали. У некоторых мышей после двухнедельного курса лечения стволовыми клетками, нормальный уровень сахара в крови оставался более года, а мыши из контрольной группы, не получавшие лечения, в конечном итоге умерли от диабета.

Новая методика может иметь большие перспективы для лечения диабета в будущем, если результаты, полученные в эксперименте с мышами, будут успешно воспроизведены на людях. Те же манипуляции с цитоскелетными белками, показали, что с помощью аналогичного подхода можно улучшить потенциал использования стволовых клеток для выращивания клеток печени, пищевода, желудка и кишечника. Если это так, разработанная авторами методика поможет улучшить лечение стволовыми клетками и при других видах патологий, а не только при диабете.

«В целом наше исследование подчеркивает, что динамика цитоскелета работает синергетически с растворимыми биохимическими факторами для регуляции судьбы эндодермальных клеток, открывая новые возможности для улучшения результатов дифференцировки», — пишут авторы в своей работе.

Ученые отмечают, что, прежде чем применять новую методику для лечения людей, страдающих диабетом, ее нужно тестировать на более крупных животных в течение длительного периода времени.

Американские учёные достигли впечатляющих успехов в борьбе с сахарным диабетом первого типа. Напомним, что это заболевание характеризуется абсолютной (а не относительной) недостаточностью инсулина: поджелудочная железа его просто не вырабатывает. По сравнению с диабетом второго типа это форма болезни является более тяжёлой и до изобретения искусственных инъекций она была смертельной.

Напомним, что жизненно важный для организма гормон инсулин производят специализированные клетки в поджелудочной железе – их называют бета-клетками. Когда иммунная система организма начинает «воевать против себя», она атакует бета-клетки и разрушает их. Именно поэтому диабет является аутоиммунным заболеванием; он возникает, когда разрушено более 80% бета-клеток.

На основе этих данных специалисты Научного центра здоровья при Техасском университете в Сан-Антонио разработали принципиально новый подход в лечении сахарного диабета первого типа. Впрочем, и диабетикам со вторым типом это исследование значительно облегчит жизнь.

Соавторы работы Бруно Дойрон (Bruno Doiron) и Ралом ДеФронзо (Ralph DeFronzo) использовали технологию, известную как перенос генов. Передача выбранных генов была осуществлена при помощи вирусного вектора – эта технология одобрена Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США, подчёркивает ДеФронзо.

Эксперименты проходили на мышах с диабетом. Встроенные гены были взяты из бета-клеток, и после переноса они изменили работу клеток поджелудочной железы. По сути, после пересадки генов клетки-хозяева начали «думать», что они являются бета-клетками. Благодаря этому организм больного грызуна начинал вновь воспроизводить инсулин.

Если настоящие бета-клетки при диабете первого типа организм просто уничтожает, то другие клеточные популяции поджелудочной железы сосуществуют с иммунной системой организма вполне мирно, поясняют специалисты. По словам ДеФронзо, диабетик может жить с этими клетками десятки лет, но только при условии присутствия достаточного уровня сахара в крови. Ведь клетки в любом случае будут производить гормон, и, если сахара будет недостаточно, инсулин начнёт «переваривать» «полезную» глюкозу, что приведёт в итоге к гипогликемии.

Такое решение имеет огромное преимущество перед традиционной инсулинотерапией и некоторыми препаратами от диабета, которые порой понижают уровень сахара в крови слишком сильно. Более того, учёным достаточно заменить лишь 20% потерянных бета-клеток, чтобы организм мог сам бороться с заболеванием.

Авторы добавляют, что им потребовался год, чтобы полностью вылечить подопытных мышей с диабетом первого типа. Впереди – испытания на более крупных животных, чья эндокринная система более схожа с человеческой. Примерно через три года, если всё пройдёт успешно, команда планирует начать клинические испытания с участием людей. Но перед этим предстоит подать заявку в Управление по контролю за продуктами и лекарствами США для утверждения нового лекарственного препарата.

Напомним, что ранее учёные спасли мышь от диабета, пересадив ей поджелудочную железу, выращенную в теле крысы.