Учёные совершили прорыв в лечении диабета стволовыми клетками жировой ткани

Учёные из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, ETH Zürich) с помощью генетического репрограммирования стволовых клеток жировой ткани получили бета-клетки, практически идентичные натуральным. Данное исследование может стать одним из важнейших шагов в персонализированном лечении диабета. Результаты работы опубликованы 11 апреля 2016 г. в Nature Communications.

Группа учёных под руководством Мартина Фассенеггера (Martin Fussenegger), профессора биотехнологии и биоинженерии кафедры биосистем науки и техники ETH Цюриха в Базеле (ETH Zurich’s Department of Biosystems Science and Engineering in Basel), провела эксперимент, который до сегодняшнего дня не удавался никому из специалистов: они извлекли стволовые клетки из жировой ткани 50-летнего испытуемого и перепрограммировали их для дифференцировки в функциональные бета-клетки.

В присутствии глюкозы бета-клетки, полученные благодаря искусственно созданной «генетической программе», продуцируют гормон инсулин так же, как и натуральные клетки поджелудочной железы.

Исследователи из Базеля изменили стволовые клетки с помощью очень сложной искусственно созданной генетической схемы – «генетического программного обеспечения», которая была разработана для воссоздания ключевых факторов роста, участвующих в процессе созревания клеток.

Ключевую роль в данном процессе играют факторы роста Ngn3, Pdx1 и MAFA. Концентрация данных факторов меняется в течение всего процесса дифференцировки.
Например, MAFA отсутствует в самом начале созревания, а появляется лишь на четвёртый день, на конечной стадии, причём его концентрация резко возрастает и остаётся на высоком уровне.

Изменения концентрации Ngn3 и Pdx1 происходит по достаточно сложной схеме: в то время как концентрация Ngn3 возрастает, а затем снова падает, уровень Pdx1 увеличивается в начале и в конце созревания.

Фассенеггер подчёркивает, что крайне важно воспроизведение этих естественных процессов с максимально возможной точностью для производства функциональных бета-клеток. «Синхронизация во времени и количество данных факторов роста играет чрезвычайно важную роль».

Фассенеггер считает настоящим прорывом то, что искусственно созданная генная схема была успешно использована в генетическом репрограммировании для получения бета-клеток. До настоящего времени учёные контролировали такие процессы дифференцировки стволовых клеток, добавляя извне различные химические вещества и белки в лабораторных условиях.

«Трудность заключается не только в том, чтобы добавить необходимое количество компонентов в нужное время, но и в неэффективности такого метода и невозможности его воспроизводства в больших масштабах», — говорит Фассенеггер. В отличие от этого, новый метод позволяет трансформировать в бета-клетки три из четырёх стволовых клеток жировой ткани.

Получаемые бета-клетки не только очень похожи на их природные аналоги – оба вида содержат секреторные гранулы, хранящие инсулин. Искусственные бета-клетки также функционально очень схожи с естественными.

«В настоящее время они продуцируют не так много инсулина, как натуральные бета-клетки», — признаёт Фассенеггер. Однако основным достижением учёных является то, что им впервые удалось воспроизвести всю последовательность естественного процесса дифференцировки стволовых клеток в бета-клетки.

В будущем новая методика швейцарских исследователей может позволить трансплантацию новых функциональных бета-клеток больным с сахарным диабетом из собственной жировой ткани.

Предыдущие трансплантации бета-клеток всегда требовали подавление иммунной системы реципиента, как и при любой трансплантации органов или тканей доноров.

«При использовании наших бета-клеток не было и, вероятно, не будет никакой необходимости в данной процедуре, поскольку мы можем производить их из эндогенного клеточного материала, полученного от самого пациента. Вот почему наша работа представляет такой интерес в лечении сахарного диабета», — говорит Фассенеггер.