Ученые полностью вылечили диабет у мышей стволовыми клетками

Американские ученые разработали новую методику лечения сахарного диабета стволовыми клетками. Результаты эксперимента на лабораторных мышах подтвердили его высокую высокую эффективность — всего за две недели мышей вылечили от тяжелой формы диабета стволовыми клетками человека. Об этом сообщается в статье, опубликованной в журнале Nature Biology.

Ученые из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе нашли способ превращения плюрипотентных стволовых клеток человека в бета-клетки поджелудочной железы, которые вырабатывают инсулин. Когда эти клетки были трансплантированы мышам, у которых была спровоцирована острая форма диабета, животные быстро излечились.

"У этих мышей был очень тяжелый диабет с показаниями уровня сахара в крови более 500 миллиграммов на децилитр крови — уровнем, смертельным для человека, — приводятся в пресс-релизе университета слова руководителя исследования, биомедицинского инженера Джеффри Миллмана (Jeffrey Millman). — Когда мы дали мышам инсулин-секретирующие клетки, в течение двух недель их уровень глюкозы в крови нормализовался".

Плюрипотентные стволовые клетки — это, по сути, бланковые недифференцированные клетки, способные перерастать в другие виды клеток организма. Использование этого потенциала в контексте диабета означает, что исследователи могут разработать способы настройки стволовых клеток для превращения их в инсулин-продуцирующие клетки, которых не хватает диабетикам, помогая им контролировать уровень сахара в крови и оставаться здоровыми.

Ученые из лаборатории Джеффри Миллмана занимаются этой проблемой не один год. В 2016 году они разработали способ производства инсулин-секретирующих клеток, которые функционируют в ответ на глюкозу, из стволовых клеток, полученных от пациентов с диабетом первого типа. Затем они выяснили, как повысить уровень секреции инсулина в бета-клетках поджелудочной железы, полученных из стволовых клеток. В данном исследовании они решали еще одну задачу: как уменьшить количество "нецелевых" ячеек, образующихся из стволовых клеток параллельно с "целевыми" бета-клетками. "Нецелевые" клетки, хотя они и не являются вредными, снижают эффективность лечения стволовыми клетками.

"Общая проблема заключается в том, что когда вы пытаетесь превратить человеческую стволовую клетку в инсулин-продуцирующую бета-клетку, или нейрон, или сердечную клетку, вы также производите другие клетки, которые вам не нужны, — объясняет ученый. — В данном случае мы можем случайно получить другие типы клеток поджелудочной железы или печени".

Авторы обнаружили, что факторы транскрипции, которые заставляют стволовые клетки превращаться в клетки поджелудочной железы, связаны с состоянием клеточного цитоскелета — структуры поддержки внутри клеток, состоящей из различных белковых волокон. Один из этих белков — актин — играет важную роль в клеточной функции и, как оказалось, в дифференциации стволовых клеток.

Ингибируя полимеризацию актина в цитоскелете, ученые смогли добиться лучшей дифференцировки и получить больше бета-клеток, которые при этом эффективнее функционировали. У некоторых мышей после двухнедельного курса лечения стволовыми клетками, нормальный уровень сахара в крови оставался более года, а мыши из контрольной группы, не получавшие лечения, в конечном итоге умерли от диабета.

Новая методика может иметь большие перспективы для лечения диабета в будущем, если результаты, полученные в эксперименте с мышами, будут успешно воспроизведены на людях. Те же манипуляции с цитоскелетными белками, показали, что с помощью аналогичного подхода можно улучшить потенциал использования стволовых клеток для выращивания клеток печени, пищевода, желудка и кишечника. Если это так, разработанная авторами методика поможет улучшить лечение стволовыми клетками и при других видах патологий, а не только при диабете.

"В целом наше исследование подчеркивает, что динамика цитоскелета работает синергетически с растворимыми биохимическими факторами для регуляции судьбы эндодермальных клеток, открывая новые возможности для улучшения результатов дифференцировки", — пишут авторы в своей работе.

Ученые отмечают, что, прежде чем применять новую методику для лечения людей, страдающих диабетом, ее нужно тестировать на более крупных животных в течение длительного периода времени.