Открыт более эффективный способ лечения диабета стволовыми клетками

Исследователи превратили стволовые клетки человека в инсулин-продуцирующие клетки, которые после трансплантации мышам помогли стабилизировать уровень сахара в крови и функционально вылечить диабет на протяжении девяти месяцев.

Результаты, полученные командой учёных из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе (Washington University School of Medicine in St. Louis), опубликованы 24 февраля в журнале Nature Biotechnology.

«У мышей, участвовавших в исследовании, была очень тяжелая форма диабета с уровнем сахара в крови более 500 мг/дл. Подобные показатели у человека могут привести к летальному исходу. В течение двух недель после того, как мы ввели мышам клетки, секретирующие инсулин, уровень глюкозы в их крови вернулся к норме и оставался таким многие месяцы», — сказал главный исследователь доктор Джеффри Р. Миллман (Jeffrey R. Millman), доцент медицины и биомедицинской инженерии в Вашингтонском университете.

В 2016 году группа Миллмана разработала способ создания функциональных инсулин-продуцирующих клеток из стволовых клеток, полученных от пациентов с сахарным диабетом 1 типа. Однако полученные результаты были не способны эффективно контролировать развитие диабета у мышей.

Несколько лет спустя учёные узнали, как увеличить уровень секреции инсулина в бета-клетках поджелудочной железы, полученных из стволовых клеток. В новой работе они решили еще одну задачу: уменьшить количество «нецелевых» клеток, образующихся, когда стволовые клетки дифференцируются в другие «не запланированные» виды клеток.

«Распространенная проблема заключается в том, что при направлении развития стволовой клетки человека в бета-клетку, производящую инсулин, или в нейрон, или в кардиомиоцит, вы также получаете другие ненужные вам клетки», — сказал Миллман. «При производстве бета-клеток мы можем получить другие типы клеток поджелудочной железы или гепатоциты».

Эти «нецелевые» клетки при трансплантации мышам не приносят вреда, но они также бесполезны для контроля глюкозы, что ограничивает терапевтическое воздействие лечения стволовыми клетками.

«Чем больше нецелевых клеток вы получаете, тем меньше у вас терапевтически значимых клеток», — сказал он. «Необходимо около миллиарда бета-клеток, чтобы вылечить человека от диабета. Но если четверть созданных клеток будет представлена гепатоцитами или другими клетками поджелудочной железы, то вместо 1 млрд. клеток вам понадобится 1,25 млрд. Это усложняет лечение болезни на 25%».

В новом исследовании команда обнаружила, что факторы транскрипции, которые направляют развитие стволовых клеток в клетки поджелудочной железы, связаны с состоянием цитоскелета, внутриклеточной поддерживающей структуры, состоящей из микрофиламентов различных белковых волокон.

Один из таких белков, актин, играет важную роль в функционировании клеток, а также, как оказалось, в их дифференцировке.

«Мы обнаружили, что управление взаимодействием клеток с биоматериалом и состоянием актинового цитоскелета изменяет время экспрессии эндокринного фактора транскрипции и способность предшественников поджелудочной железы дифференцироваться в бета–клетки, полученные из стволовых клеток», — объясняют авторы в своей статье.

Другими словами, можно создать более эффективное производство инсулин-продуцирующих клеток, контролируя актиновый цитоскелет, и эта возможность — многообещающая перспектива для будущего лечения стволовыми клетками.

«Мы смогли получить больше бета-клеток, и эти клетки были более функциональны у мышей, некоторые из которых оставались здоровыми более года», — объясняет Миллман.

Контрольные животные, которым не трансплантировали клетки, умерли в результате последствий тяжёлой формы индуцированного диабета.

Кроме того, манипуляции с цитоскелетом также показали потенциал для лучшего контроля дифференцировки других видов клеток, включая клетки печени, пищевода, желудка и кишечника, говорят исследователи. Если это так, то метод может улучшить лечение стволовыми клетками не только диабета, а и других видов патологий.

Исследователи подчёркивают, что пока ещё рано делать какие-либо выводы о терапевтическом применении нового подхода для лечения диабета у людей, поскольку метод был опробован только на животных. Тем не менее, результаты, безусловно, многообещающие и могут указать путь в будущее, когда будет возможно их клиническое применение.