Ученым удалось быстро вылечить от диабета мышей с помощью стволовых клеток

Метаболизм глюкозы в крови животных, больных тяжелой формой диабета, пришел в норму за две недели. Статья об исследовании американских ученых опубликована в Nature Biotechnology, пишет N+1.

Произведение бета-клеток поджелудочной железы из плюрипотентных стволовых клеток — перспективное направление в терапии сахарного диабета. Если пересадить такие клетки больному животному, то в ответ на повышение уровня глюкозы в крови они начинают выделять инсулин, и концентрация сахара возвращается к норме. Сложность состоит в создании эффективной технологии направления развития стволовых клеток по нужному пути.

Плюрипотентные стволовые клетки могут превратиться в клетки практически любых тканей организма. То, какую именно специализацию они выберут, зависит от огромного числа факторов, а сама дифференциация идет по сложному пути из нескольких стадий. Соответственно, чтобы получить нужный тип клеток, ученым необходимо подобрать правильную комбинацию условий, среды и вводимых веществ, а также порядок их добавления. На выработку идеальной технологии могут уходить годы труда.

Способ превращения стволовых клеток человека в бета-клетки был придуман несколько лет назад. Для правильной дифференциации необходимо последовательно активировать или подавлять стадии развития клетки с помощью различных факторов роста и малых молекул. Методика работает, однако не является достаточно эффективной: кроме бета-клеток, культура продуцирует также и другие клетки поджелудочной железы или даже печени. Кроме того, описанный способ работает только на 3D-культурах (в суспензии или на границе раздела воздуха и жидкости), условия развития и влияние на судьбу клеток которых еще недостаточно изучено.

Группа ученых из Америки под руководством Натаниэля Хогребе (Nathaniel Hogrebe) из Университета Вашингтона в Сент-Луисе обратила внимание на то, что на путь развития клетки также влияет взаимодействие внеклеточного матрикса с трансмембранными белками интегринами и цитоскелетом. Исследователи заменили среду выращивания с суспензии на плоские плашки, покрыли их слоем коллагена и добавляли вещества, которые вызвали полимеризацию (сборку) актинового скелета клеток. Оказалось, что полимеризация цитоскелета предотвращает преждевременную экспрессию гена NEUROG3, которая в предыдущих экспериментах и приводила к развитию клеток по неправильному пути. При добавлении латрункулина А, вещества, которое ингибирует сборку актина, на нужной стадии, ген NEUROG3 включался.

Полученные таким способом клетки эффективно вырабатывали инсулин в ответ на введение глюкозы. Ученые пересадили произведенные бета-клетки мышам, которые были больны тяжелой формой диабета. Через две недели после пересадки метаболизм глюкозы животных вернулся к норме и сохранялся таковым в течении 9 месяцев, после чего мышей убили для гистологических исследований. Прекращение симптомов диабета произошло на три недели быстрее, чем при использовании клеток, которые были получены старым способом, и лишь немного медленнее, чем с клетками, взятыми из поджелудочной железы человека.

Авторы работы отмечают, что им удалось адаптировать метод выращивания бета-клеток к более привычным и изученным плоским средам, что позволяет применять его к другим клеточным культурам, которые, например не удается выращивать в суспензии. Искусственное изменение состояния цитоскелета влияет также на дифференцировку других клеточных линий (экзокринной части поджелудочной железы, печени или кишечника), что открывает широкие возможности применения метода.

Для того, чтобы применить выработанную стратегию в лечении диабета у людей, предстоит провести еще много исследований. Необходимо протестировать клетки на больших временных интервалах и других животных моделях, а также выработать технологию, которая позволит поставить выращивание культур на поток.