Přeprogramování kmenových buněk k léčbě diabetu
Mezinárodní tým, včetně University of Sydney, přeprogramoval lidské kmenové buňky tak, aby generovaly HILO produkující inzulín (lidské ostrůvkové organoidy). Po transplantaci do myší obnoví HILO kontrolu glukózy. Výzkum zveřejněný dnes v Nature ukázal, že lidské kmenové buňky lze použít k vytvoření pankreatických ostrůvků produkujících inzulin. Po transplantaci do diabetických myší mohou tyto ostrůvky regulovat hladinu glukózy v krvi. Buňky použité při této terapii jsou také schopné vyhnout se detekci imunitním systémem. To znamená, že mohou potenciálně snížit výskyt odmítnutí transplantátu a potřebu příjemců užívat imunosupresivní léky po zbytek svého života. Diabetes 1. typu je autoimunitní onemocnění. Může se vyskytnout v jakémkoli věku, i když nejčastěji u dětí a mladých dospělých. Nevíme, proč imunitní systém osoby s diabetem 1. typu nesprávně identifikuje buňky pankreatu produkující inzulin jako buňky nepřátelské a ničí je. To znamená, že lidé s diabetem 1. typu potřebují k přežití celoživotní náhradu inzulínu (obvykle formou injekcí). Odhaduje se, že v současné době žije s diabetem 1. typu více než 122 800 Australanů.
Profesor Chris Liddle je hlavním výzkumníkem v Storr Liver Center na Lékařské fakultě University of Sydney a The Westmead Institute for Medical Research a také lékařem ve Westmead Hospital. Je spoluautorem studie, kterou vedli vědci z institutu Salk Institute for Biological Studies v La Jolla v Kalifornii.
Použití kmenových buněk k vytvoření pankreatických ostrůvků produkujících inzulin
Podle profesora Liddla tato studie použila kmenové buňky pocházející z lidské pupečníkové žíly a lidského tuku, které byly přeprogramovány tak, aby generovaly „lidské ostrůvkové organoidy“ (HILO).
Pankreatické ostrůvky jsou oblasti ve slinivce břišní, které jsou zodpovědné za produkci hormonů a inzulinu.
"Ostrůvky pankreatu obsahují více typů buněk, nejen beta buňky produkující inzulin." Výzkumný tým vytvořil trojrozměrné HILO, které zahrnují nejen buňky podobné beta buňkám (buňky, které produkují, ukládají a uvolňují inzulin na ostrůvcích pankreatu), ale také další podpůrné typy buněk nalezené v normálních ostrůvcích, “uvedl profesor Liddle.
"Pod mikroskopem a pomocí analýzy sekvenování genů jsme schopni ukázat, že trojrozměrné HILO jsou velmi podobné lidským ostrůvkům." Když jsou HILO transplantovány do diabetických myší, vylučují inzulin, když jsou vysoké hladiny glukózy v krvi, stejně jako by to bylo u běžných ostrůvků. “
Zatímco transplantace ostrůvků lidského pankreatu byla významným pokrokem v léčbě závažných případů diabetu 1. typu, dostupnost, kvalita a omezená životnost tohoto přístupu omezuje jeho použití.
Transplantace ostrůvků pankreatu v současné době zahrnuje implantaci buněk ostrůvků produkujících inzulin od zemřelého lidského dárce do jater osoby s diabetem 1. typu. Je-li postup úspěšný, může řídit hladinu glukózy v krvi, snížit frekvenci a závažnost hypoglykemických epizod a potenciálně eliminovat potřebu pravidelných injekcí inzulinu. Obvykle je nutná řada transplantací a jsou také zapotřebí imunosupresivní léky, které zabraňují napadení imunitního systému transplantovanými buňkami.
I když je tento postup nyní financován australskou vládou, transplantace ostrůvků pankreatu je v současné době omezena na osoby s těžce nestabilním diabetem 1. typu, zejména na ty, u nichž samotná léčba inzulinem není účinná a u nichž dochází k opakujícím se a těžkým hypoglykemickým epizodám.
Profesor Philip O’Connell je výkonným ředitelem The Westmead Institute for Medical Research a průkopníkem transplantace ostrůvků pankreatu v Austrálii. Před téměř 20 lety vedl první australské studie transplantace ostrůvků pankreatu v nemocnici Westmead a ve Westmead Institute for Medical Research. Dnes pokračuje ve svém výzkumu, jehož cílem je zlepšit tento postup a vyvinout transplantaci ostrůvků jako běžnou léčbu diabetu 1. typu.
Profesor O’Connell, který se této výzkumné studie nezúčastnil, uvedl: „Transplantace ostrůvků pankreatu zachránila stovky životů po celém světě, má však svá omezení. Například pankreatické ostrůvky jsou odebírány od zemřelých dárců a čekání na dárcovské ostrůvky může být zdlouhavé. Jakmile jsou získány dárcovské ostrůvky, ne všechny jsou vhodné k transplantaci.
"Tento výzkum naznačuje potenciál zmírnit některé z těchto problémů." Kmenové buňky odvozené ze snadno dostupných lidských tkání lze rozšířit a poté znovu naprogramovat na potenciálně neomezený počet ostrůvků vhodných k transplantaci. “
Buňky určené k vyhýbání se imunitní detekci
Tato výzkumná studie také ukazuje, že zvýšení PD-L1 (protein, který potlačuje imunitní systém, zejména v případě autoimunitního onemocnění a tkáňových štěpů), pomáhá chránit transplantované buňky. Transplantované "HILO" jsou v zásadě schopni „skrýt se“ před imunitním systémem.
Profesor Liddle uvedl, že tým poté hledal způsob, jak udržet expresi PD-L1 bez nutnosti genetického inženýrství.
"Udělali jsme to tak, že jsme "HILO" ošetřili pulzy proteinového interferonu gama." Tento proces vyvolal přirozenou expresi PD-L1 v "HILO", omezil schopnost vytvořit imunitní odpověď a snížil výskyt odmítnutí štěpu.
"Když jsou tyto "HILO" transplantovány do diabetických myší, poskytují trvalou kontrolu glukózy u myší se zdravým imunitním systémem po dobu nejméně 50 dnů," uvedl profesor Liddle.
Profesor O’Connell uvedl, že toto zjištění řeší významnou překážku pro transplantaci ostrůvků - destrukci transplantovaných buněk vlastním imunitním systémem těla.
"Normální imunitní odpověď těla je napadnout jakékoli cizí buňky, jako jsou transplantované ostrůvky." Pacienti, kteří v současné době podstoupí transplantaci ostrůvků pankreatu, musí po zbytek svého života užívat imunosupresivní léky, aby tomu zabránili.
"Imunosupresivní léky však mohou mít významné vedlejší účinky a mohou ovlivnit kvalitu života jednotlivce."
"Je zapotřebí dalšího výzkumu, ale pokud dokážeme najít způsob, jak obnovit dlouhodobou funkci ostrůvků pankreatu a vrátit hladinu glukózy v krvi do normálu, stejně jako snížit potřebu imunosupresiv, byla by to obrovský krok dopředu pro pacienty s diabetem 1. typu.
Profesor Liddle souhlasí s tím, že je zapotřebí dalšího výzkumu, než bude tento přístup připraven na klinické zkoušky u lidí.
"HILO musí být testovány v laboratoři po delší dobu, aby se potvrdilo, že jejich účinky jsou dlouhodobé." Bude také třeba udělat více výzkumů pro zajištění bezpečnosti pro použití u lidí.
"Věříme však, že se jedná o významný krok směrem k budoucnosti bez injekcí nebo pro lidi s diabetem 1. typu."