В исследовании, которое появилось в Nature Cell Biology, исследователи показали, что они могут взять стволовые клетки, полученные из ткани желудка человека, и напрямую перепрограммировать их — с поразительно высокой эффективностью — в клетки, которые очень напоминают клетки поджелудочной железы, секретирующие инсулин, известные как бета-клетки. Трансплантация небольших групп этих клеток обратила вспять признаки заболевания на мышиной модели диабета.
«Это исследование, подтверждающее концепцию, которое дает нам прочную основу для разработки лечения диабета 1-го типа и тяжелого диабета 2-го типа на основе собственных клеток пациентов», — сказал старший автор исследования доктор Джо Чжоу, профессор регенеративной медицины и член Института терапевтической регенерации органов Хартмана при Weill Cornell Medicine.
Современные методы лечения диабета включают инъекции инсулина и инъекции с помощью носимой помпы, которые имеют множество недостатков, включая боль, потенциально неэффективный контроль уровня глюкозы и необходимость ношения громоздкого оборудования.
В ранних экспериментах доктор Чжоу обнаружил, что обычные клетки поджелудочной железы можно превратить в бета-подобные клетки, продуцирующие инсулин, путем принудительной активации трех факторов транскрипции — или белков, которые контролируют экспрессию генов, что приводит к последующей активации генов, необходимых для развития нормальных бета-клеток.
В исследовании 2016 года, опять же на мышах, он и его команда показали, что определенные стволовые клетки желудка, называемые стволовыми клетками желудка, также очень чувствительны к этому трехфакторному методу активации.
«Желудок вырабатывает собственные клетки, выделяющие гормоны, а клетки желудка и поджелудочной железы соседствуют на эмбриональной стадии развития, поэтому в этом смысле не совсем удивительно, что стволовые клетки желудка могут быть так легко трансформированы в бета-подобные клетки, секретирующие инсулин», — сказал доктор Чжоу.
Попытки воспроизвести эти результаты с использованием стволовых клеток желудка человека, которые относительно легко можно извлечь у пациентов при амбулаторной процедуре, называемой эндоскопией, были замедлены различными техническими препятствиями. Однако в новом исследовании, проведенном первым автором доктором Сяофэн Хуангом, преподавателем молекулярной биологии в медицине в Weill Cornell Medicine, исследователи наконец добились успеха.
После превращения стволовых клеток желудка человека в бета-подобные клетки команда вырастила клетки в небольшие скопления, называемые органоидами, и обнаружила, что эти органоподобные кусочки ткани быстро стали чувствительными к глюкозе, реагируя секрецией инсулина.
При трансплантации мышам, страдающим диабетом, бета-подобные органоиды функционировали в основном как настоящие бета-клетки поджелудочной железы, выделяя инсулин в ответ на повышение уровня глюкозы в крови и тем самым поддерживая стабильный уровень глюкозы в крови. Трансплантаты также продолжали работать спустя шесть месяцев, — что свидетельствует о хорошей долговечности.
В конечном итоге исследователи надеются разработать метод, позволяющий относительно легко забирать у пациентов стволовые клетки желудка с последующей трансплантацией, спустя недели, органоидов, секретирующих инсулин, которые регулируют уровень сахара в крови, без необходимости дальнейшего приема лекарств.