С помощью крошечного устройства-имплантата можно вылечить диабет 1 типа, не вызывая иммунного ответа
Группа исследователей под руководством эндокринологов и инженеров-биомедиков из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе и Корнеллского университета успешно продемонстрировала возможность имплантации β-клеток мышам с диабетом с помощью миниатюрного устройства. После пересадки клетки секретируют инсулин в ответ на уровень сахара в крови и не требуют приёма иммуносупрессоров.
Результаты опубликованы 2 июня в журнале Science Translational Medicine.
«Из образцов кожи или жира человека, мы можем выделить стволовые клетки, которые затем будут развиваться в β-клетки, секретирующие инсулин», — сказал доктор Джеффри Р. Миллман (Jeffrey R. Millman), один руководителей исследования. «Проблема заключается в том, что у людей с диабетом 1 типа иммунная система атакует секретирующие инсулин клетки и разрушает их. Для эффективной терапии нам необходимы устройства доставки таких клеток, а также их защиты от иммунного ответа».
В предыдущем исследовании Миллман, доцент кафедры биомедицинской инженерии Вашингтонского университета, разработал и усовершенствовал метод создания индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (иПСК) и их превращения в β-клетки. Ранее Миллман использовал данный подход, чтобы вылечить диабет у мышей. Однако оставалось неясным то, каким образом можно безопасно имплантировать инсулин-продуцирующие β-клетки диабетикам.
«Разработанное нами устройство, шириной, примерно, в несколько волосков, имеет микропористую структуру. Его отверстия слишком маленькие для проникновения внутрь иммунных клеток, способных уничтожить инсулин-продуцирующие клетки», — сказал Миллман.
«Одна из проблем в этом сценарии — защитить клетки внутри имплантата, не подвергая их голоданию. Им по-прежнему нужны питательные вещества и кислород из крови, чтобы оставаться в живых. Созданное нами устройство, вероятно, можно назвать зоной комфорта. Клетки хорошо себя чувствуют внутри и остаются здоровыми и функциональными, высвобождая инсулин в ответ на уровень сахара в крови».
Группа Миллмана сотрудничала с исследователями из лаборатории доктора Минглина Ма (Minglin Ma), доцента биомедицинской инженерии в Корнелле. Ма работает над разработкой биоматериалов, которые способны помочь безопасно имплантировать β-клетки животным и, со временем, людям с диабетом 1 типа.
В последние годы с переменным успехом были опробованы несколько имплантатов. Для данного исследования Ма и его коллеги разработали то, что они называют устройством инкапсуляции клеток с интегрированным нановолокном (nanofiber-integrated cell encapsulation, NICE). Учёные заполнили имплантаты β-клетками, секретирующими инсулин, которые были выращены из иПСК, а затем имплантировали устройства в брюшную полость мышам-диабетикам.
«Комбинированные структурные, механические и химические свойства устройства, которое мы использовали, не позволяли другим клеткам мышей полностью изолировать имплантат и, по сути, подавлять его и делать неэффективным», — сказал Ма. «Имплантаты свободно перемещались в организме животных. Когда мы удалили их примерно через шесть месяцев, секретирующие инсулин клетки внутри имплантатов все еще функционировали. И, что немаловажно, это очень прочное и безопасное устройство».
Клетки в имплантатах успешно продолжали секретировать инсулин и контролировать уровень сахара в крови у мышей до 200 дней, несмотря на то что животные не получали иммуносупрессоров.
«Мы предпочли не подавлять чью-то иммунную систему лекарствами, поскольку тогда пациент был бы уязвим для инфекций», — сказал Миллман. «Устройство, которое мы использовали в наших экспериментах, защищало имплантированные клетки от иммунной системы мышей. Мы считаем, что аналогичные устройства могут работать таким же образом у людей с инсулинозависимым диабетом».
Миллман и Ма пока не готовы сказать, как скоро данную стратегию можно будет применить в клинической практике, однако они планируют продолжить работу для достижения этой цели.
