Ląstelių terapija diabetui: naujas proveržis - nauja viltis

Ląstelių terapija diabetui: naujas proveržis – nauja viltis

Surenas Zakianas, Sergejus Medvedevas
"Science First Hand" № 1 (61), 2015

Apie autorius

Surenas Minasovičius Zakianas – Biologinių mokslų daktaras, profesorius, laboratorijos vadovė laboratorijos эпигенетики instituto Citologija ir genetikos SIBIRO skyrius Rusijos mokslų akademijos, vadovas laboratorijos molekulinės ir mobiliosios medicinos Novosibirsko kraujotakos patologijos instituto jiems. Akademikas E. N. Meshalkin, instituto chemijos biologijos ir fundamentaliosios medicinos instituto Rusijos mokslų akademijos Kamieninių ląstelių laboratorijos vadovas. 215 mokslinių straipsnių, 5 patentų ir 3 monografijų autorius ir bendraautoris.

Sergejus Petrovičius Medvedevas – Kandidatas биологических mokslų, vyresnysis mokslinis bendradarbis instituto citologijos ir genetikos SIBIRO skyrius Rusijos mokslų akademijos ir instituto chemijos biologijos ir fundamentinės medicinos SIBIRO skyrius Rusijos mokslų akademijos (Novosibirskas), vedantis mokslinis bendradarbis Novosibirsko tyrimo instituto cirkuliacijos патологии jiems. Akademikas E. N. Meshalkin. 14 mokslinių straipsnių autorius ir vienas iš jų.

Darbuose, kurie 2014 m. Sumažėjo žurnalo laimėjimuose Mokslas, mokslininkai sugebėjo žymiai paspartinti 1 tipo cukrinio diabeto alternatyvaus gydymo, kurio esmė yra transplantuoti pacientus su vadinamos kasos beta ląstelėmis,hormonus gaminantis insulinas. Iki šiol tokios ląstelės buvo gautos iš embrionų audinių arba paimtos iš donorų po mirties. Tačiau jų naudojimas susiduria su daugeliu problemų, nuo audinių nesuderinamumo su etiniais. Mokslininkų pasiūlyta išeitis yra subrendusi beta ląstelių, gaunamų laboratorijoje, transplantacija iš pačios paciento kamieninių nediferencijuotų ląstelių arba įprastų somatinių ląstelių perprogramuojant juos. Norint plačiai naudoti šią technologiją, būtina išspręsti protezų protezavimo problemą, nes 1 tipo diabetas yra autoimuninė liga, o naujos beta ląstelės taip pat bus veikiamos imuninės sistemos priepuolių.

Cukrinis diabetas yra labiausiai paplitusi endokrininė liga pasaulyje: pagal Tarptautinės cukriniu diabetu federaciją iš to kenčia daugiau nei 300 milijonų žmonių. Liga nėra apeiti Douglas Melton, vienos iš tyrimų grupių, dalyvaujančių plėtojant ląstelinę diabeto gydymą, šeima. Jų darbas buvo įtrauktas į labiausiai žinomų mokslo pasiekimų sąrašą 2014 m. Pagal žurnalą. Mokslas.

Cukrinis diabetas, liga, kuriai būdingas nuolatinis gliukozės koncentracijos padidėjimas kraujyje, šiandien yra viena iš trijų labiausiai paplitusių ligų rūšių.II tipo cukriniu diabetu Langerhans salelių beta ląstelės kasoje gamina peptidinio hormono insuliną, kuris reguliuoja gliukozės kiekį kraujyje, tačiau organizmo audiniai netenka jautrumo jai. Šis dažniausiai pasitaikantis (iki 80-90% atvejų) cukrinio diabeto tipas, kuris taip pat yra nepriklausomas nuo insulino, vystosi daugiausia vyresniu amžiuje ir pasižymi palyginti lengvu kūne.

1 tipo diabetu stebimas kasos ląstelių beta ląstelių, sukeliančių hormono insuliną, autoimuninis pažeidimas. Toks diabeto tipas sukelia visišką priklausomybę nuo insulino injekcijų visą gyvenimą – šiuo metu tai yra beveik vienintelis būdas gydyti šią rimtą ligą. Pacientas turi nuolat stebėti gliukozės kiekį kraujyje ir, priklausomai nuo gliukozės lygio "šuolių", atskirai koreguoti insulino dozes. Šiuo atveju bet kuriuo atveju pacientas susiduria su komplikacijomis: inkstų ir širdies bei kraujagyslių funkcijos sutrikimais, akių pažeidimais (diabetine retinopatija), nekroziniu audinių pažeidimu. Rezultatas yra reikšmingas pacientų gyvenimo kokybės sumažėjimas, dažnai negalėjimas ir ankstyva mirtis.

Kalbant apie alternatyvias cukrinio diabeto gydymo galimybes, būtina paminėti gana sėkmingą donorų beta ląstelių transplantacijos praktiką. Jie gaunami iš embrioninės kilmės audinių arba paimta iš donorų po mirties. Po tokios transplantacijos pacientas kelerius metus tampa nepriklausomas nuo insulino injekcijų. Šios rūšies terapijos problemos yra susijusios su donorų medžiagos kokybe ir kiekiu, jau nekalbant apie recipiento ir donoro audinių nesuderinamumą. Galų gale po transplantacijos pacientai priversti vartoti vaistus, kurie slopina imuninės sistemos veiklą, be to, po kurio laiko vis dar pasireiškia transplantacijos atmetimas. Kitas kliūtis yra etiniai klausimai, susiję su embrioninių audinių naudojimu.

Yra situacijos išeitis: galima gauti kasos beta ląsteles in vitro (laboratorinėmis sąlygomis) iš ląstelių kultūrų. Jų šaltinis gali būti pliuripotencinės žmogaus kamieninės ląstelės, t. Y. "Pirminės" nediferencijuojamos ląstelės, iš kurių kyla visos mūsų organų ir audinių ląstelės. Gauti embrionines kamienines ląsteles ir indukuotas pliuripotencines kamienines ląsteles galima naudoti beta ląstelėms gauti,kurie gaunami iš įprastų suaugusiųjų somatinių ląstelių perprogramuojant juos.

Viena iš galimų diabeto ląstelių terapijos variantų yra biologiškai suderintos kapsulės transplantacija į pacientą, kurioje yra nesubrendusių beta ląstelių, gautų iš embrioninių kamieninių ląstelių arba pačios paciento perprogramuotos ląstelės.

Žinomos ir gana gerai išvystytos indukuotų pluripotencinių kamieninių ląstelių gamybos technologijos. Tačiau iš jų išgauti subrendusius beta ląsteles yra daug sunkiau, nes Petri lėkštėje reikia tiesiog pažodinti pačius sudėtingiausius žmogaus embriono vystymosi procesus, naudojant signalines molekules ir cheminius junginius, kurie nukreipia ląstelių vystymąsi teisinga kryptimi.

Praėjusių metų neįvykdytų mokslinių tyrimų sąrašas, paskelbtas žurnalo Mokslas, tiesiog įtraukė dviejų mokslinių tyrimų grupių – Harvardo kamieninių ląstelių instituto (JAV) ir Maskvetsetso universiteto Vorsteryje (JAV) medicinos mokyklą, vadovaujamą D. Meltoną, ir Britų Kolumbijos universiteto (Kanados) bei bendrovės BetaLogics (JAV), vadovaujama T. Kieferio, skirta technologijų gavimo in vitro kasos beta ląstelės (Pagliuca ir kt., 2014; Rezania ir kt., 2014 m.). Kaip žmogaus kilmės embriono kamieninių ląstelių, kaip šaltinio medžiagos, metu mokslininkai gavo ląsteles, parodančias visas pagrindines beta ląstelių savybes. Tai yra, tam tikri genai "dirbo" jose ir buvo konkretūs baltymai, todėl šios ląstelės galėjo gaminti insuliną, reaguodamas į gliukozės buvimą. Persodinami laboratorinėms pelėms iš grynos linijos, kuri yra eksperimentinis diabeto modelis, šios ląstelės normaliai veikė ir kompensavo pradinį insulino trūkumą!

Ši nuotrauka buvo paimta praėjus dviem savaitėms po implantuotos diabetinės laboratorinės pelės, in vitro beta ląstelės, gautos in vitro iš žmogaus embrioninių kamieninių ląstelių į inkstų kapsulę (pluoštinį jungiamojo audinio sluoksnį aplink inkstus). Galima suprasti, kad transplantuotos ląstelės suformavo grupes ir pradėjo gaminti hormono insuliną. Insulinas ir gliukagonas (Langerhanso kasos liekanų alfa ląstelių hormonas) yra dažomas su antikūnaisžalia irraudona spalva atitinkamai; Ląstelių branduolių DNR – DAPI fluorescencinis dažiklismėlynas. Fluorescencinė mikroskopija. Nuotrauka mandagumo D. Meltono (JAV)

Didelis šio metodo privalumas yra tai, kad jį galima naudoti veikiančioms beta ląstelėms gaminti gana dideliais kiekiais. Proceso pabaigoje iš vieno auginimo buteliuko, kurio tūris yra 0,5 l, galima gauti iki 300 milijonų ląstelių – šio skaičiaus pakanka kompensuoti trūkstamą insuliną viename asmenyje, sveriančiame apie 70 kg. Arba 30 tūkstančių atskirų cheminių junginių – galimų vaistinių medžiagų – patikrinimo, jei ląstelės naudojamos ne pagal paskirtį, o farmakologiniams tyrimams.

Žinoma, aprašytas technologijas reikia tobulinti. Visų pirma reikia parengti išsamius protokolus, skirtus gauti beta ląsteles iš indukuotų pluripotentinių kamieninių ląstelių. Tai leis ne tik bet kuriuo paciento gyvenimo laikotarpiu ir praktiškai bet kokiomis jo organizmo ląstelėmis prireikus gauti reikiamą beta ląstelių skaičių, bet ir išspręsti donoro ir recipiento imuninio nesuderinamumo problemą.

Tačiau dar viena problema lieka: kadangi 1 tipo cukrinis diabetas yra autoimuninė liga, imuninė sistema vėl užkrečia naujas beta ląsteles, kaip buvo pats paciento "natūralus" ląsteles. Todėl persodintos ląstelės turi išmokti apsaugoti! Tik tokiu atveju toks gydymas gali būti prieinamas ir plačiai taikomas, nes imunosupresantai yra pateisinami tik sunkiausiais atvejais.

Sukuriamos įvairios tokios apsaugos galimybės. Pvz., Galite padengti ląsteles specialiu hidrogeliu, tačiau šiuo atveju juos bus sunkiau pašalinti iš organizmo, jei reikia. Be to, nors nėra galimybės užkirsti kelią jų įkapsuliacijai (gimdymui jungiamojo audinio apvalkale), kaip ir kiti svetimieji kūnai organizme, kurie užblokuos persodintų ląstelių maistinių medžiagų srautą. Dabar ieškoma cheminių medžiagų, tinkamų hidrogelei gaminti, kurios nesukels tokio poveikio.

Kitas sprendimas buvo pasiūlytas "Melton" komandos – Amerikos bendrovės – konkurentų. ViaCyte. Jo esmė yra įdėti nesubrendusių beta ląstelių viduje kūno viduje į biologiškai tinkamą lukštą: daroma prielaida, kad beta ląstelių pirmtakai bus palaipsniui subrendę ten ir funkcionuos sėkmingai.Toks prietaisas jau sukurtas; Be to, bendrovė jau pradėjo pirmąjį klinikinių tyrimų etapą. Tačiau nors panašių tyrimų su gyvūnais rezultatai yra perspektyvūs, yra abejonių dėl šio metodo veiksmingumo.

Bet kuriuo atveju, dabar turimos technologijos įkvepia viltį, kad diabeto gydymo problema bus išspręsta netrukus. Pacientų kamieninių ląstelių, gaminamų iš pacientų kamieninių ląstelių, net jei jie nuolat vartojami imunosupresantai, naudojimas gali būti labai naudingas pacientams, sergantiems sunkiu diabetu, kurie nuolat turi gyvybei pavojingų cukraus kiekio kraujyje pokyčių.

Literatūra:
1. Pagliuca F. W., Melton D. A. Kaip sukurti funkcinę ląstelę // Vystymasis. V. 140. Nr. 12. P. 2472-2483. DOI: 10.1242 / dev.093187.
2. Pagliuca F. W., Millman J. R., Gürtler M. et al. Inkste funkcionuojančių žmogaus kasos "β" ląstelių gamyba Ląstelė. 2014. V. 159. № 2. P. 428-439. DOI: 10.1016 / j.cell.2014.09.040.
3. Rezania A., Bruin J. E., Arora P. et al. Diabeto su insulinu gaminančių ląstelių, gautų iš žmogaus pluripotencinių kamieninių ląstelių, pasikeitimas // Nat. Biotechnologija. 2014. V. 32. No. 11. P. 1121-1133. DOI: 10.1038 / nbt.3033.
4. Ledfordas H. Smegenų ir ląstelių sėkmė kelia diabeto sukelto imuniteto iššūkį. Gamta. 2014. V. 514. No. 7522. P. 281. DOI: 10.1038 / 514281a.


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: