Dodano: 05 luty 2019r.

Naukowcom udało się zamienić komórki macierzyste w komórki produkujące insulinę

Badaczom z San Francisco udało się przekształcić ludzkie komórki macierzyste w dojrzałe komórki produkujące insulinę. Osiągnięcie to otwiera drzwi do opracowania nowych, skutecznych terapii przeciwko cukrzycy typu 1.

 

Badania prowadzone na University of California San Francisco (UCSF) mogą pomóc milionom osób cierpiącym na cukrzycę typu 1. Po raz pierwszy udało się przekształcić komórki macierzyste w komórki produkujące insulinę, co może stanowić przełom w wysiłkach zmierzających do opracowania skutecznego leku na chorobę.

Zastąpienie utraconych komórek nowymi, które wytwarzają insulinę u pacjentów z cukrzycą typu 1, od dawna jest marzeniem medycyny, ale do tej pory naukowcy nie byli w stanie wymyślić dobrego sposobu, w jaki można by wytwarzać komórki w naczyniu laboratoryjnym, które funkcjonują dokładnie tak, jak u zdrowych dorosłych. Teraz udało się to kalifornijskim naukowcom.

Wyniki badań ukazały się na łamach „Nature Cell Biology”.

 

Cukrzyca typu 1 jest zaburzeniem autoimmunologicznym. Organizm sam niszczy wytwarzające insulinę komórki beta trzustki, a bez insuliny i jej zdolności do regulowania poziomu glukozy we krwi, duże stężenie cukru może spowodować poważne uszkodzenia narządów, a nawet śmierć. Z chorobą tą można sobie radzić za pomocą regularnych zastrzyków insuliny, ale mimo to, osoby dotknięte chorobą nadal często doświadczają poważnych konsekwencji zdrowotnych, takich jak niewydolność nerek czy choroby serca.

- Możemy teraz generować komórki produkujące insulinę, które wyglądają i działają podobnie jak komórki beta trzustki, które wszyscy mamy w naszych organizmach. Jest to istotny krok w kierunku naszego celu, jakim jest stworzenie komórek, które można przeszczepić pacjentom z cukrzycą – powiedział dr Matthias Hebrok z UCSF, jeden z autorów publikacji.

Pacjenci cierpiący na zagrażające życiu powikłania mogą kwalifikować się do przeszczepu trzustki od zmarłego dawcy, ale są to rzadkie przypadki i czas oczekiwania jest bardzo długi. Z około 1,5 miliona ludzi żyjących z cukrzycą typu 1 w USA, tylko około 1000 dostaje przeszczepy trzustki. Procedura jest również ryzykowna: biorcy muszą zażywać leki immunosupresyjne przez całe życie, a wiele z przeszczepów kończy się niepowodzeniem z tego czy innego powodu. Przedmiotem badań są przeszczepy jedynie „wysepek trzustkowych" - skupisk komórek zawierających zdrowe komórki beta, ale na tym polu natrafiono na kilka poważnych problemów i prace, mimo że posuwają się do przodu, nie stały się jak dotąd powszechnie stosowanym rozwiązaniem.

Naukowcy poszukujący lekarstwa na cukrzycę typu 1 od lat próbowali przekształcić komórki macierzyste w komórki beta. Wiązali z tym ogromne nadzieje. Wykorzystanie komórek macierzystych do hodowli zdrowych komórek beta, które następnie można przeszczepić pacjentom, byłoby doskonałym rozwiązaniem. Problemem było samo przekształcenie komórek macierzystych na w pełni dojrzałe komórki beta.

- Komórki wytwarzane przez nas oraz inne zespoły badawcze utknęły w niedojrzałym stadium, w którym nie były w stanie odpowiednio zareagować na poziom glukozy we krwi. To było poważne ograniczenie w tej dziedzinie – przyznał Hebrok.

Uczeni z Kalifornii zdali sobie sprawę, że kluczem do rozwinięcia hodowanych w laboratorium komórek beta do staniu w pełni dojrzałego jest przeoczony proces fizyczny, w którym komórki oddzielają się od reszty trzustki i tworzą tak zwane wysepki Langerhansa.

Kiedy badacze powtórzyli ten proces w naczyniach laboratoryjnych przez sztuczne oddzielenie częściowo zróżnicowanych komórek trzustkowych i przekształcenie ich w klastry przypominające wysepki Langerhansa, rozwój komórek nagle skoczył naprzód. Nie tylko komórki beta zaczęły reagować na poziom cukru we krwi bardziej jak dojrzałe komórki produkujące insulinę, ale całe otoczenie klastra - w tym słabo poznane komórki alfa i delta - również wydawały się rozwijać w sposób, który nigdy nie był widoczny w hodowli laboratoryjnej.

Tak powstałe komórki beta uczeni przetestowali na myszach. Przeszczepili gryzoniom wyhodowane w laboratorium klastry i zaobserwowali, że już w ciągu kilku dni zaczęły wytwarzać insulinę.

- Obecne terapie, takie jak zastrzyki insuliny, leczą tylko objawy cukrzycy typu 1 - powiedział kierujący badaniami dr. Gopiki Nair. - Nasza praca wskazuje na kilka ekscytujących dróg, dzięki którym będzie można w końcu znaleźć lekarstwo na chorobę – dodał.

- W końcu jesteśmy w stanie pójść do przodu na wielu różnych frontach, które wcześniej były dla nas niedostępne. Możliwości wydają się nie mieć końca – wyjaśnił Hebrok.

Oczywiście, tak jak w przypadku każdego badania na myszach, jest jeszcze sporo do zrobienia, zanim osiągnięcie kalifornijskich badaczy stanie się pomocną terapią dla ludzi. Jednak osiągnięcie amerykańskich uczonych to ogromny krok naprzód w tym kierunku.

 

Źródło: University of California San Francisco, fot. Hebrok Lab / UCSF. Na zdjęciu klastry trzustkowych komórek beta pochodzące z ludzkich pluripotencjalnych komórek macierzystych w naczyniu laboratoryjnym. Komórki produkujące insulinę są oznaczone na zielono. Czerwony kolor wskazuje na obecność PDX1, kluczowego białka zaangażowanego w produkcję insuliny.