В пятницу, 10 октября стало известно о прорыве в поиске эффективных методов лечения диабета 1-го типа. Учёные Гарвардского университета сообщили о том, что им удалось разработать способ массового получения в лабораторных условиях из стволовых клеток нормально функционирующих, зрелых, вырабатывающих инсулин бета-клеток поджелудочной железы. Причём в количествах, достаточных для трансплантации пациентам, чьи бета-клетки убиты собственной иммунной системой.
Авторы метода утверждают, что теперь человечество находится буквально в шаге от реализации мечты миллионов больных и их близких — полному излечению от диабета 1-го типа. Среди них — и ведущий автор опубликованной в журнале Cell работы, биолог, специалист по стволовым клеткам Дуглас Мелтон (Douglas Melton). После того, как около двадцати лет тому назад его маленькому сыну, а позже и дочери, был поставлен диагноз «диабет 1-го типа», учёный посвятил свою жизнь и научную карьеру поиску средств лечения и уверен, что добился своего.
Как известно, поджелудочная железа в течение дня регулирует уровень глюкозы в крови с помощью секреции гормона инсулина бета-клетками, расположенными в так называемых островках Лангерганса. При сахарном диабете 1-го типа клетки собственной иммунной системы организма, по невыясненным пока причинам, проникают в островки Лангерганса и уничтожают бета-клетки. Недостаток инсулина приводит к таким тяжёлым последствиям, как нарушение сердечной функции, потеря зрения, инсульт, почечная недостаточность и другим. Больным приходится пожизненно несколько раз в день делать себе инъекции подобранных доз инсулина, однако абсолютно точного соответствия естественному процессу выброса гормона в кровь добиться всё же невозможно.
Учёные всего мира уже в течение десятилетий ищут способы замены утраченных из-за аутоиммунного процесса бета-клеток. В частности, был разработан метод трансплантации инсулоцитов (клеток островков Лангерганса), выделенных из донорских поджелудочных желёз. Однако этот метод остаётся экспериментальным, доступным из-за нехватки донорских органов лишь небольшому числу пациентов. Кроме того, трансплантация донорских клеток, для предотвращения их отторжения, требует постоянного приёма мощных иммуноподавляющих препаратов со всеми сопутствующими негативными побочными эффектами.
После изоляции в 1998 году эмбриональных стволовых клеток, потенциально способных превращаться в любые клетки организма, целью многих научных групп стали поиски методов получения функционирующих бета-клеток именно из них. Нескольким командам удалось «in vitro» (вне живого организма) трансформировать эмбриональные клетки в клетки-предшественники (прекурсоры) инсулоцитов, которые затем дозревают, будучи помещёнными в организмы специально выведенной линии лабораторных животных и начинают вырабатывать инсулин. Процесс созревания занимает около шести недель.
В частности, такого успеха добились специалисты из Калифорнийского университета (Сан-Диего). 9 сентября они, совместно с местной биотехнологической компанией ViaCyte, объявили о начале первых в своём роде клинических испытаний экспериментального препарата VC-01, представляющего собой выращенные из эмбриональных стволовых клеток прекурсоры бета-клеток, помещённые в полупроницаемую оболочку. Предполагается, что первая фаза испытаний, призванная оценить эффективность, переносимость и безопасность различных доз препарата, продлится два года, в ней примут участие примерно 40 пациентов. Исследователи ожидают, что многообещающие результаты, полученные в ходе экспериментов на животных, удастся повторить на людях и имплантированные под кожу прекурсоры бета-клеток созреют и начнут производить нужное организму количество инсулина, что позволит пациентам отказаться от инъекций.
Помимо эмбриональных стволовых клеток, источником для получения инсулоцитов могут быть и индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSCs, Induced pluripotent stem cells) — незрелые клетки, перепрограммированные из зрелых и потенциально способные специализироваться в клетки всех типов, присутствующих во взрослом организме. Однако эксперименты показали, что этот процесс очень сложен и долог, а получающиеся бета-клетки лишены многих характеристик «родных» клеток.
Тем временем группа Мелтона заявила, что разработала метод, позволяющий избежать всех недостатков — источником инсулоцитов могут быть как эмбриональные стволовые клетки, так и iPSCs, весь процесс происходит «in vitro», а на выходе уже через 35 дней получается полулитровый сосуд с 200 миллионами зрелых, нормально функционирующих бета-клеток, что, теоретически, достаточно для трансплантации одному пациенту. Сам Мелтон назвал получившийся протокол «воспроизводимым, но очень кропотливым». «Никакого волшебства, только десятилетия упорной работы», — цитирует его журнал Science. Протокол включает поэтапное введение в очень точно подобранной комбинации пяти различных факторов роста и 11 молекулярных факторов.
Пока метод Мелтона показал отличные результаты в экспериментах на мышиной модели диабета 1-го типа. Через две недели после трансплантации в организм больных диабетом мышей, полученные из стволовых клеток человеческие бета-клетки поджелудочной железы начали вырабатывать достаточное количество инсулина для того, чтобы вылечить животных.
Однако прежде, чем перейти к испытаниям на людях, Мелтону и его коллегам необходимо решить ещё одну проблему — как защитить трансплантат от атаки иммунной системы. Тот же самый аутоиммунный процесс, ставший причиной болезни, может затронуть новые бета-клетки, полученные из собственных iPSCs пациента, а инсулоциты, полученные из эмбриональных стволовых клеток, могут стать мишенью для нормального иммунного ответа, как чужеродные агенты. В настоящее время группа Мелтона в сотрудничестве с другими научными центрами работает над тем, как наиболее эффективно решить эту проблему. Среди вариантов — помещение новых бета-клеток в некую защитную оболочку либо их модификация с тем, чтобы они могли не поддаваться атаке иммунных клеток.
Мелтон не сомневается, что эта трудность будет преодолена. По его мнению, клинические испытания его метода начнутся в течение ближайших нескольких лет. «Нам сейчас остаётся всего один шаг до финиша», — считает он.