Лечение сахарного диабета стволовыми клетками
Серия: Доказательная медицина
Юрий Захаров
Корректор Юрий Кудряшов
Дизайнер обложки Мария Ведищева
© Юрий Захаров, 2019
© Мария Ведищева, дизайн обложки, 2019
Прежде всего необходимо понимать, что клеточная терапия с помощью различных клеточных препаратов это не панацея, не чудо, а самая обычная медицинская технология, имеющая свои показания и ограничения. В терапии сахарного диабета 1-го типа она решает сразу две задачи:
предупреждение аутоиммунной реакции за счет репрограммирования клеток иммунной системы, что останавливает разрушительное действие иммунитета на β-клетки;
увеличение (восстановление) общего количества дееспособных β-клеток.
Это подтверждает исследование: в то время как регенеративный потенциал стволовых клеток может быть использован для обеспечения глюкозочувствительных инсулин-продуцирующих клеток, их иммуномодулирующие свойства могут потенциально использоваться для предотвращения, остановки или отмены аутоиммунной реакции:
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23572052?fbclid=IwAR1D2qpwTv6CqMfS9vZOLVY0R-xqP9fCwp0wv9N7lO0nQvBvmnoicYYTwcM
А вот теперь самое главное: аналогичные результаты удается получить с помощью традиционных методов, но в значительно более длительной перспективе, хотя многочисленные публикации в отношении клеточной терапии показывают, что полный ответ организма на терапию составляет окно от 90 дней до 36 месяцев и обусловлен как индивидуальными особенностями организма, так и циклом деления стволовых клеток.
Между тем на обложке июльского выпуска журнала Stem Cells от июля 2017 года The Medical Medicine демонстрирует последнее достижение в функциональном излечении инсулинозависимого диабета. Ученые из Symbio Cell Tech (SCT), небольшой биотехнологической компании в Солт-Лейк-Сити, разработали технологию, которая объединяет мезенхимальные стволовые клетки (MSC) с культивируемыми островковыми клетками поджелудочной железы с образованием трехмерных клеточных кластеров, называемых неоостровками. Однократная доза неоостровков, вводимая в брюшную полость, обеспечивает контроль сахара в крови, освобождая от зависимости к экзогенному инсулину:
https://stemcellsjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/
epdf/10.1002/sctm.170005fbclid=IwAR3fZx
CYlmviydAtGEp1bY5SdfFPAk-6LKnBW0glDZvl
PaNkjGbkQEfPzJw
Еще один вид клеточной терапии эффективен для лечения сахарного диабета 1-го типа ввиду высокой регенерационной способности и иммуномодулирующих свойств стволовых клеток для остановки аутоиммунной реакции в отношении β-клеток, сохранения остаточной массы β-клеток, облегчения эндогенной регенерации:
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28618324?
fbclid=IwAR0NO1GpJv3nj0J4BO-kEaQ3c-
uBy42Vnji2rv3M44pxY4CukuJCzYgVfQ8
Человеческий организм состоит более чем из 200 различных типов клеток. Все они имеют какую-то определенную специализацию: нервные, мышечные клетки, эпителий и эндотелий, жировые, хрящевые, костные клетки и т. д. Определенные клетки организма меняются очень быстро, например клетки кожи. Довольно быстро обновляется кровь.
Есть типы клеток, число которых остается практически неизменным во взрослом организме, например клетки сердца кардиомиоциты. До недавнего времени считалось, что нервные клетки не восстанавливаются. Однако стремительное развитие биологической науки опровергает старые догмы. Выдающиеся открытия последнего времени произошли в биологии и медицине в связи с развитием клеточных технологий. Возможность выделения клеток из организма и искусственного их выращивания лежит в основе множества новых научных технологий.
В последние годы внимание ученых привлекли особые клетки организма, наш «запасной материал» стволовые клетки. Открытие стволовых клеток и механизма их действия стало революцией в практической и регенерационной медицине. Оно признано одним из наиболее выдающихся открытий прошлого века наряду с расшифровкой строения ДНК и генома человека. Стволовые клетки основной строительный материал организма и, более того, некая «элита», способная организовывать работу других клеток, влиять на них. Именно они принимают непосредственное участие в процессах регенерации. Ежедневно в человеческом организме происходит обновление примерно миллиарда клеток. На смену поврежденным или устаревшим клеткам приходят новые, берущие свое начало от стволовых. Стволовые клетки в организме в различных тканях и органах располагаются в строго определенных местах, называемых нишами. Ниши стволовых клеток расположены практически во всех органах и тканях. В коже, например, это дермальный слой.
Есть два различных типа стволовых клеток. Первый это эмбриональные стволовые клетки, из которых состоит эмбрион. Стволовые клетки другого типа называются взрослыми или соматическими. Соматические клетки также способны к дифференциации, однако более ограниченной, чем эмбриональные. Соматические клетки одного типа способны давать начало другим типам клеток. Эта способность называется пластичностью. Это свойство делает возможным применение соматических стволовых клеток для терапии и репарации больных и поврежденных тканей.
Однако использование соматических стволовых клеток ограничивается тем, что они труднее поддаются дифференциации и культивируются в лабораторных условиях хуже, чем эмбриональные. Количество и качество стволовых клеток в них с возрастом снижается. Именно этот факт лежит в основе современной концепции старения.
Стволовые клетки можно искусственно нарастить в культуре in vitro, то есть вне организма, выделяя их из различных источников (костный мозг, жир, кожа, мышечная ткань, волосяные фолликулы). Культивируемые клетки характеризуются постоянством кариотипа (хромосомного набора) и экспрессии генов в течение длительного времени (до 300 дней). Они устойчивы к инфекции, в них сложнее вызвать мутации.
До недавнего времени было трудно добиться устойчивой продукции инсулина у репрограммированных стволовых клеток в β-клетки. Несмотря на успехи в дифференцировке инсулин-продуцирующих клеток из эмбриональных стволовых клеток человека, генерация зрелых функциональных β-клеток in vitro остается труднодостижимой. Для достижения этой цели разработали условия культивирования клеток, чтобы точно имитировать события, происходящие во время органогенеза островков поджелудочной железы и созревания β-клеток. Ученые сфокусировались на рекапитализации кластеров эндокринных клеток путем выделения и повторной агрегации незрелых β-подобных клеток с образованием обогащенных островков β-кластеров (eBCs). EBCs показывают физиологические свойства, аналогичные первичным β-клеткам человека, включая устойчивую динамическую секрецию инсулина, повышенную передачу сигналов кальция в ответ на секрецию и улучшенную митохондриальную функцию. Кластеризация эндокринных клеток вызывает метаболическое созревание, стимулируя митохондриальное окислительное дыхание процесс, центральный для связывания стимул-секреций в зрелых β-клетках. EBCs показывают стимулированную глюкозой секрецию инсулина уже через три дня после трансплантации у мышей. Таким образом, репликационные аспекты кластеризации эндокринных клеток позволяют генерировать полученные из стволовых клеток β-клетки, которые напоминают их эндогенные аналоги:
https://www.nature.com/articles/s4155601802714?
fbclid=IwAR3K_E9ds4brUbvkoaVKNhoiYNVJZVhpjy9
Wy226s26x0XuUssTefmkJCM0
Основная характеристика стволовых клеток отсутствие специализации. В нативном виде они буквально «никакие». При этом в определенных условиях они способны «превращаться» в клетки различных типов нервные, мышечные, эпителиальные, хрящевые и другие, то есть дифференцироваться.
Кроме того, стволовые клетки характеризуются очень высокой пролиферативной активностью или способностью делиться. Основная функция этих клеток регенерация. Любые воспалительные реакции в организме, любой сбой в работе различных систем вызывает активацию этих клеток. Они служат основным источником запасного материала организма, участвуя в репарации любых типов повреждений. Универсальные и уникальные одновременно, эти клетки являются кирпичиками здоровья, долголетия и молодости.
Но не всегда просто направить дифференцировку стволовых клеток по пути β-клеток, на это уходит иногда много времени клетки начинают работать, но через дни и даже месяцы. Стратегия дифференциации сфокусирована на модулировании передачи сигналов трансформирующего фактора роста β (TGF-β):
https://www.cell.com/stem-cell-reports/fulltext/S2213-6711(18)30531-9
Что же такое стволовые клетки и какие именно качества делают их особыми? Стволовые клетки определяются тремя основными характеристиками: во-первых, это не специализированные клетки (в отличие от клеток, из которых состоят мышцы, мозг и т. д.); во-вторых, стволовые клетки способны делиться в течение долгого времени, причем в результате каждого деления образуются две идентичных клетки; третье важное свойство стволовых клеток то, что они способны к дифференциации в специфические типы клеток, такие как клетки мышц, мозга, крови.