Інсулін (зелений), що виробляється новими бета-клітинами в підшлунковій залозі миші. Зображення авторів.
У п'ятницю, 10 жовтня стало відомо про прорив у пошуку ефективних методів лікування діабету 1-го типу. Вчені Гарвардського університету повідомили про те, що їм вдалося розробити спосіб масового отримання в лабораторних умовах зі стовбурових клітин нормально функціонуючих, зрілих, виробляючих інсулін бета-клітин підшлункової залози. Причому в кількостях, достатніх для трансплантації пацієнтам, чиї бета-клітини вбиті власною імунною системою.
Автори методу стверджують, що тепер людство знаходиться буквально за крок від реалізації мрії мільйонів хворих і їх близьких - повного вилікування від діабету 1-го типу. Серед них - і провідний автор опублікованої в журналі Cell роботи, біолог, фахівець зі стовбурових клітин Дуглас Мелтон (Douglas Melton). Після того, як близько двадцяти років тому його маленькому синові, а пізніше і дочці, був поставлений діагноз «діабет 1-го типу», вчений присвятив своє життя і наукову кар'єру пошуку засобів лікування і впевнений, що домігся свого.
Як відомо, підшлункова залоза протягом дня регулює рівень глюкози в крові за допомогою секреції гормону інсуліну бета-клітинами, розташованими в так званих острівцях Лангергансу. При цукровому діабеті 1-го типу клітини власної імунної системи організму, з нез'ясованих поки причин, проникають в острівці Лангерганса і знищують бета-клітини. Брак інсуліну призводить до таких важких наслідків, як порушення серцевої функції, втрата зору, інсульт, ниркова недостатність та інших. Хворим доводиться довічно кілька разів на день робити собі ін'єкції підібраних доз інсуліну, проте абсолютно точної відповідності природному процесу викиду гормону в кров домогтися все ж неможливо.
Вчені всього світу вже протягом десятиліть шукають способи заміни втрачених через аутоімунний процес бета-клітин. Зокрема, було розроблено метод трансплантації інсулоцитів (клітин острівців Лангергансу), виділених з донорських підшлункових желез. Однак цей метод залишається експериментальним, доступним через брак донорських органів лише невеликій кількості пацієнтів. Крім того, трансплантація донорських клітин, для запобігання їх відторгнення, вимагає постійного прийому потужних імуноподавляючих препаратів з усіма супутніми негативними побічними ефектами.
Після ізоляції в 1998 році ембріональних стовбурових клітин, потенційно здатних перетворюватися на будь-які клітини організму, метою багатьох наукових груп стали пошуки методів отримання функціонуючих бета-клітин саме з них. Кільком командам вдалося «in vitro» (поза живим організмом) трансформувати ембріональні клітини в клітини-попередники (прекурсори) інсулоцитів, які потім дозрівають, будучи поміщеними в організми спеціально виведеної лінії лабораторних тварин і починають виробляти інсулін. Процес дозрівання займає близько шести тижнів.
Зокрема, такого успіху досягли фахівці з Каліфорнійського університету (Сан-Дієго). 9 вересня вони, спільно з місцевою біотехнологічною компанією ViaCyte, оголосили про початок перших у своєму роді клінічних випробувань експериментального препарату VC-01, що є вирощеними з ембріональних стовбурових клітин прекурсорами бета-клітин, поміщеними в напівпроникну оболонку. Передбачається, що перша фаза випробувань, покликана оцінити ефективність, переносимість і безпеку різних доз препарату, триватиме два роки, в ній візьмуть участь приблизно 40 пацієнтів. Дослідники очікують, що багатообіцяючі результати, отримані в ході експериментів на тваринах, вдасться повторити на людях і імплантовані під шкіру прекурсори бета-клітин дозріють і почнуть виробляти потрібну організму кількість інсуліну, що дозволить пацієнтам відмовитися від ін'єкцій.
Крім ембріональних стовбурових клітин, джерелом для отримання інсулоцитів можуть бути і індуковані плюрипотентні стовбурові клітини (iPSCs, Induced pluripotent stem cells) - незрілі клітини, перепрограмовані із зрілих і потенційно здатні спеціалізуватися в клітини всіх типів, присутніх у дорослому організмі. Однак експерименти показали, що цей процес дуже складний і борг, а бета-клітини позбавлені багатьох характеристик «рідних» клітин.
Тим часом група Мелтона заявила, що розробила метод, що дозволяє уникнути всіх недоліків - джерелом інсулоцитів можуть бути як ембріональні стовбурові клітини, так і iPSCs, весь процес відбувається «in vitro», а на виході вже через 35 днів виходить півлітрова посудина з 200 мільйонами зрілих, нормально функціонуючих бета-клітин, що, теоретично, достатньо для трансплантації одному. Сам Мелтон назвав протокол «відтворюваним, але дуже копітким». «Ніякого чарівництва, тільки десятиліття наполегливої роботи», - цитує його журнал Science. Протокол включає поетапне введення в дуже точно підібраній комбінації п'яти різних факторів зростання і 11 молекулярних факторів.
Поки метод Мелтона показав відмінні результати в експериментах на мишачій моделі діабету 1-го типу. Через два тижні після трансплантації в організм хворих на діабет мишей, отримані зі стовбурових клітин людські бета-клітини підшлункової залози почали виробляти достатню кількість інсуліну для того, щоб вилікувати тварин.
Однак перш, ніж перейти до випробувань на людях, Мелтону і його колегам необхідно вирішити ще одну проблему - як захистити трансплантат від атаки імунної системи. Той же самий аутоімунний процес, що став причиною хвороби, може торкнутися нових бета-клітин, отриманих з власних iPSCs пацієнта, а інсулоцити, отримані з ембріональних стовбурових клітин, можуть стати мішенню для нормальної імунної відповіді, як чужорідні агенти. В даний час група Мелтона у співпраці з іншими науковими центрами працює над тим, як найбільш ефективно вирішити цю проблему. Серед варіантів - приміщення нових бета-клітин в якусь захисну оболонку або їх модифікація з тим, щоб вони могли не піддаватися атаці імунних клітин.
Мелтон не сумнівається, що ця трудність буде подолана. На його думку, клінічні випробування його методу почнуться протягом найближчих декількох років. «Нам зараз залишається всього один крок до фінішу», - вважає він.