Ноу-хау ученых из Солка

Персонализированные бета-клетки отвечают на глюкозу

LifeSciencesToday по материалам Salk News: Salk scientists find “secret sauce” for personalized, functional insulin-producing cells

Из клеток пациента ученые из Института Солка создали бета-клетки поджелудочной железы, способные отвечать на глюкагон (красный) и продуцировать инсулин (зеленый). Эти клетки можно трансплантировать в организм пациента для лечения диабета.
(Фото: Salk Institute)

Ученые из Института биологических исследований Солка (Salk Institute for Biological Studies) решили давнюю проблему – получили функциональные клетки для лечения пациентов, страдающих диабетом. Они открыли энергетический «выключатель», «включение» которого в клетках поджелудочной железы усиливает их реакцию на глюкозу – этап, который не удавалось пройти ни одной исследовательской группе. Результат их работы – сотни миллионов получаемых в лаборатории человеческих бета-клеток, излечивающих мышей от диабета. Статья об исследовании (Yoshihara et al., ERRγ Is Required for the Metabolic Maturation of Therapeutically Functional Glucose-Responsive β Cells) опубликована в журнале Cell Metabolism.

Более десятилетия ученые всего мира пытаются создать замену клеткам поджелудочной железы, потерявшим способность выполнять свою функцию, что является причиной юношеского аутоиммунного диабета (диабета 1 типа) и связанного с ожирением диабета взрослых (диабета 2 типа). Хотя клетки, выращиваемые в лаборатории, способны производить инсулин, они не отвечают – или отвечают недостаточно эффективно – на глюкозу.

 «Мы нашли неизвестный ранее энергетический выключатель, необходимый для получения здоровых функциональных человеческих бета-клеток, что делает это открытие основой для перспективного метода лечения человеческого диабета», – говорит директор лаборатории экспрессии генов Института Солка Роналд Эванс (Ronald Evans), соруководитель исследования.

Разработанный в институте Солка метод начинается с индуцированных плюрипотентных стволовых клеток – клеточной технологии, в которой клетки тканей – например, кожи, – пациента перепрограммируются в клетки других типов, в частности, в клетки поджелудочной железы. Этот этап дает возможность получать еще не функциональные, хотя и производящие инсулин, пре-бета-клетки, и его успешно прошли несколько исследовательских групп. Но путь к функциональным бета-клеткам оставался неизвестным.

«Чтобы работать эффективно, панкреатические клетки должны быть способны делать две вещи: реагировать на глюкозу и вырабатывать инсулин», – объясняет профессор Эванс. «До сегодняшнего дня никому не удавалось найти способ получения клеток поджелудочной железы из клеток пациента, которые могут делать и то, и другое».

Исследователи детально изучили фундаментальную биологию бета-клетки и открыли несколько транскрипционных факторов, которые были выключены, но могли держать под своим контролем переход клетки к полностью функциональному состоянию.

Ноу-хау профессора Эванса и его коллег основано на одном из этих факторов, роль которого в клеточном сигналинге исследователи изучали уже в течение многих лет. Этот белок – ERR-gamma – имеет решающее значение для пробуждения «молчащих» бета-клеток – наделении их способностью реагировать на глюкозу и, в соответствии с этим, высвобождать инсулин.

Рисунок из статьи в Cell Metabolism – ВМ.

«Это достижение имеет своим результатом более контролируемую инсулиновую реакцию, чем в доступных на сегодня методах», – утверждает соруководитель исследования Майкл Даунс (Michael Downes), старший научный сотрудник Института Солка. «О процессе созревания бета-клеток ничего не было известно. Мы заглянули в этот черный ящик, и теперь знаем, что там происходит».

Разработанная группой технология – простой, быстрый и недорогой способ получения в лаборатории пригодных для трансплантации человеческих панкреатических бета-клеток, генетически совместимых с пациентом, добавляет ученый.

«Добавив ERR-gamma к предиабетическим бета-клеткам в чашке Петри, мы успешно получили отвечающие на глюкозу клетки, близкие к бета-клеткам», – комментирует результаты экспериментов Эйджи Ёсихара (Eiji Yoshihara), первый автор статьи. «Удаление же у животных ERR-gamma отменяет реакцию на глюкозу, доказывая, что этот фактор является главным регулятором созревания бета-клеток».

Но можно ли с помощью этих бета-клеток успешно лечить диабет? Профессор Эванс и его коллеги установили, что трансплантация полученных таким методом зрелых бета-клеток мышам с моделью диабета 1 типа быстро избавляла животных от заболевания.

«Будем надеяться, что это отражает то, что будет происходить в клинике – пациента с диагнозом диабет можно будет, потенциально, лечить этим методом», – резюмирует Эванс. «Это очень интересно, потому что показывает, что полученные в лаборатории клетки готовы к использованию».

К клиническим испытаниям на пациентах исследователи надеются приступить в ближайшие несколько лет. 

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
 15.04.2016