Cell Therapy for Diabetes: Új áttörés - Új remény

Cell Therapy for Diabetes: Új áttörés – Új remény

Suren Zakian, Szergej Medvegyev
"Tudomány első kéz" №1 (61), 2015

A szerzőkről

Suren Minasovich Zakian – a biológiai tudományok doktora, egyetemi tanár, a Laboratórium Epigenetics Intézet citológiai Genetikai SB RAS vezetője Laboratórium Molecular and Cellular Medicine Novoszibirszk Kutatóintézet vérkeringést Pathology. Akadémikus E. Meshalkin, a laboratórium vezetője őssejtek Intézet Chemical Biology és alapvető Orvostudományi SB RAS. 215 tudományos cikk, 5 szabadalom és 3 monográfia szerzője és társszerzője.

Szergej Petrovics Medvegyev – PhD, tudományos főmunkatárs az Institute of citológiai és Genetikai Orosz Tudományos Akadémia és az Institute of Chemical Biology és alapvető Orvostudományi SB RAS (Novoszibirszk), a vezető kutatója a Novoszibirszk Kutatóintézet Circulation Patológiai. Akadémikus E.N. Meshalkin. 14 tudományos közlemény szerzője és társszerzője.

A 2014-ben esett munkákban a magazin áttörésében tudomány, A tudósok tudták, hogy jelentős előrelépést az alternatív kezelés 1. típusú cukorbetegség, amelynek lényege az, hogy transzplantált betegeknél az úgynevezett hasnyálmirigy béta-sejtek,hormontermelő inzulint. Eddig az ilyen sejteket az embriók szöveteiből, vagy a donorok posztumuszából vették. Használatuk azonban számos problémával szembesült, a szöveti összeférhetetlenségtől az etikusig. A tudósok által javasolt megoldás az érett béta sejtek átültetése a laboratóriumban a páciens saját magától vagy a normál szomatikus sejtek száraktól, reprogramozva őket. A technológia széles körű alkalmazásához meg kell oldani az oltásvédelem problémáját, mivel az 1-es típusú cukorbetegség autoimmun betegség, és az új béta-sejtek szintén ki vannak téve az immunrendszer rohamainak.

A cukorbetegség a világon a leggyakoribb endokrin betegség: a Nemzetközi Diabetes Szövetség szerint több mint 300 millió ember szenved. A betegség nem zárta ki Douglas Melton családját, a cukorbetegség terápiájának fejlesztésében részt vevő egyik kutatócsoport vezetőjét. Munkájukat a folyóirat szerint 2014-ben a legkiválóbb tudományos eredmények listáján szerepeltették. tudomány.

A cukorbetegség, a vér glükózkoncentrációjának tartós növekedésével jellemezhető betegség ma a leggyakoribb betegségtípusok egyike.A 2-es típusú cukorbetegségben a hasnyálmirigyben lévő Langerhans-szigetek béta-sejtjei peptid hormon-inzulint termelnek, amely szabályozza a vércukrot, de a test szövetei elveszítik érzékenységüket. Ez a leggyakoribb (az esetek legfeljebb 80-90% -a) típusú diabetes mellitus, amelyet inzulinfüggetlennek is neveznek, túlnyomórészt öregkorban fejlõdik ki, és viszonylag enyhe tünet jellemzi.

Az 1-es típusú cukorbetegségben a hasnyálmirigy béta-sejtjeinek autoimmun elváltozása megfigyelhető. Ez a fajta cukorbetegség egész életen át tartó inzulin injekciótól függ – ez a szinte az egyetlen módja a súlyos betegség kezelésének. A páciensnek folyamatosan figyelnie kell a glükóz szintjét a vérben, és az "ugrások" függvényében a glükóz szintjén önállóan állítsa be az inzulinadagokat. Ebben az esetben a beteg minden esetben szövődményekkel jár: vese- és kardiovaszkuláris diszfunkció, szemkárosodás (diabetikus retinopátia), nekrotikus szövetkárosodás. Az eredmény a betegek életminőségének jelentős csökkenése, és gyakran a fogyatékosság és a korai halál.

A cukorbetegség kezelésének alternatív lehetőségeiről beszélve meg kell említeni a donor béta sejtek átültetésének meglehetősen sikeres gyakorlatát. Emberi eredetű szövetekből származnak, vagy posztumuszban kapják az adományozókból. Egy ilyen transzplantáció után a páciens több éven keresztül független az inzulin injekciótól. Az ilyen típusú terápia problémái a donor anyagának minőségével és mennyiségével, a recipiens és a donor szöveti összeférhetetlenségével nem beszélve. Végül is, a transzplantáció után a betegek kénytelenek olyan gyógyszereket szedni, amelyek elnyomják az immunrendszer működését, ráadásul egy idő után a transzplantáció kilökődése még mindig megtörténik. További akadály az embriószövetek használatával kapcsolatos etikai kérdések.

Van egy kiút a helyzetből: hasnyálmirigy béta-sejtek nyerhetők in vitro (laboratóriumi körülmények között) a sejtkultúrákból. Forrásuk lehet pluripotens emberi őssejtek, vagyis az "elsődleges" differenciálatlan sejtek, amelyekből a szervek és a szövetek összes sejtje származik. Mind az embrionális őssejtek, mind az indukált pluripotens őssejtek felhasználhatók béta sejtek,amelyek egy felnőtt normál szomatikus sejtjeiből származnak, reprogramozva őket.

A cukorbetegek sejtterápiájának egyik lehetséges lehetősége egy biokompatibilis kapszula beültetése egy betegbe, amely embrionális őssejtekből vagy a páciens saját reprogramozott sejtjeiből származó éretlen béta-sejteket tartalmaz.

Az indukált pluripotens őssejtek előállítására szolgáló technológiák ismertek és nagyon fejlettek. De az érett béta-sejtek kibontakoztatása bonyolultabb, mivel a Petri-csészében szó szerint reprodukálni kell az emberi embriófejlődés során bekövetkező legösszetettebb folyamatokat jelző molekulák és kémiai vegyületek segítségével, amelyek a sejtek megfelelő irányú irányítását irányítják.

Az elmúlt év kiemelkedő tudományos kutatásainak listája, melyet a folyóirat publikál tudománykét kutatócsoport munkáját is magában foglalta: a Harvard Stem Cell Institute (Amerikai Egyesült Államok) és a Worcester (USA) Massachusetts Massachusetts Egyetem orvostudománya D. Melton és a British Columbia (Kanada) BetaLogics (USA) T. Kiefer irányítása alatt, amely a megszerzés technológiáinak szentelt in vitro hasnyálmirigy-béta-sejtek (Pagliuca és munkatársai, 2014; Rezania és munkatársai, 2014). Az emberi embrió őssejtjeinek mint forrásanyagként való felvételét követően a tudósok olyan sejteket kaptak, amelyek a béta-sejtek összes alapvető tulajdonságát mutatják. Vagyis bizonyos gének "dolgozott" bennük és specifikus fehérjék voltak jelen, így ezek a sejtek képesek glükóz jelenlétére reagálva inzulint termelni. A cukorbetegség kísérleti modelljeként szolgáló tiszta vonalból származó laboratóriumi egerekbe átültetve ezek a sejtek normálisan működtek és kompenzálják az inzulin kezdeti hiányát!

Ezt a fényképet két héttel a humán embrionális őssejtből származó in vitro béta-sejtek beültetése után egy cukorbetegségben szenvedő laboratóriumi vese kapszulába (rostos kötőszöveti réteg) vezettük be. Látható, hogy az átültetett sejtek klasztereket hoztak létre, és elkezdték termelni a hormon inzulint. Az inzulint és a glukagonot (a Langerhans hasnyálmirigy-szigeteinek alfa-sejtjeinek hormonját) antitestekkel festettékzöld ésa piros szín, ill. A sejtmag DNS-DAPI fluoreszcens festékkék. Fluoreszcens mikroszkópia. Fotó jóvoltából D. Melton (USA)

Ennek a módszernek az a nagy előnye, hogy alkalmas béta-sejtek előállítására elég nagy mennyiségben. A folyamat végén legfeljebb 300 millió sejt érhető el 0,5 l térfogatú egyetlen tenyésztő injekciós üvegből – ez a szám elegendő ahhoz, hogy a hiányzó inzulint egy, körülbelül 70 kg súlyú személyben kiegyenlítse. Vagy 30 ezer egyedi kémiai vegyület – potenciális gyógyhatású anyagok, ha a sejteket nem a rendeltetésükre, hanem farmakológiai vizsgálatokra szánják.

Természetesen a leírt technológiákat javítani kell. Különösen részletes protokollokat kell kifejleszteni a béta-sejtek indukált pluripotens őssejtekbői történő megszerzéséhez. Ez nemcsak a páciens életének bármely szakaszában és gyakorlatilag a saját organizmus bármely sejtjeiből ad lehetőséget, ha szükséges, hogy megkapja a szükséges béta sejtek számát, hanem megoldja a donor és a recipiens immunológiai inkompatibilitási problémáját is.

Azonban egy másik probléma: az 1-es típusú cukorbetegség autoimmun betegség, az új béta-sejteket ismét az immunrendszer megtámadja, akárcsak a páciens saját "natív" sejtjei. Ezért az átültetett sejteknek meg kell tanulniuk védeni! Ebben az esetben csak ilyen kezelés válik elérhetővé és széles körben alkalmazhatóvá, mivel az immunszuppresszánsok alkalmazása csak a legsúlyosabb esetekben indokolt.

Az ilyen védelemre különféle lehetőségeket fejlesztenek. Például a cellákat egy speciális hidrogél segítségével lefedheti, de ebben az esetben még nehezebb eltávolítani a szervezetből, ha szükséges. Ezenkívül, bár nincs mód arra, hogy megakadályozzuk a kapszulázást (a kötőszövet-burkolatba való beágyazódás), mint más idegen testek a testben, ami blokkolja az átültetett sejteket tápláló táplálással. Most létezik a hidrogél gyártására alkalmas vegyi anyagok keresése, ami nem okoz ilyen hatást.

Egy másik megoldást a Melton csapat – egy amerikai vállalat – versenytársai ajánlottak fel. ViaCyte. Ennek lényege, hogy egy biológiailag kompatibilis héjban éretlen béta sejtekből álló bázist helyezzen el a szervezetben: feltételezhető, hogy a béta-sejtek prekurzorai fokozatosan érettek és sikeresen működnek.Egy ilyen eszköz már létrejött; Ezen túlmenően a vállalat már elindította a klinikai vizsgálatok első szakaszát. Bár a hasonló állatkísérletek eredményei ígéretesnek tűnnek, vannak aggodalmak e módszer hatékonyságával kapcsolatban.

Mindenesetre a már rendelkezésre álló technológiák inspirálják azt a reményt, hogy hamarosan megoldják a cukorbetegség kezelésének problémáját. A páciensek őssejtjeiből előállított béta-sejtek használata, még akkor is, ha állandóan immunszuppresszív anyagokba kerülnek, nagy segítség lehet a súlyos cukorbetegeknél, akik állandóan életveszélyes vércukorszint-változásokat tapasztalnak.

Irodalom:
1. Pagliuca F. W., Melton D. A. Hogyan készítsünk egy funkcionális p-sejtet // fejlesztés. 2013. V. 140. No. 12. P. 2472-2483. DOI: 10.1242 / dev.093187.
2. Pagliuca F. W., Millman J. R., Gürtler M. és munkatársai: Humán hasnyálmirigy β-sejtek in vitro termelése // sejt. 2014. V. 159. № 2. P. 428-439. DOI: 10.1016 / j.cell.2014.09.040.
3. Rezania A., Bruin J. E., Arora P. et al. A cukorbetegség visszafordítása humán pluripotens őssejtekből származó inzulintermelő sejtekkel // Nat. Biotechnol. 2014. V. 32. sz. 11. P. 1121-1133. DOI: 10.1038 / nbt.3033.
4. Ledford H. Az őssejtek sikere a cukorbetegséggel szembeni immunitási kihívást jelent // természet. 2014. V. 514. No. 7522. P. 281. DOI: 10.1038 / 514281a.


Like this post? Please share to your friends:
Vélemény, hozzászólás?

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: