Полiт.ua Государственная сеть Государственные люди Войти
6 декабря 2016, вторник, 23:01
Facebook Twitter LiveJournal VK.com RSS

НОВОСТИ

СТАТЬИ

АВТОРЫ

ЛЕКЦИИ

PRO SCIENCE

ТЕАТР

РЕГИОНЫ

Диабет и стволовые клетки

Человеческие бета-клетки, полученные из стволовых клеток
Человеческие бета-клетки, полученные из стволовых клеток
Douglas Melton

Группа американских ученых опубликовала в журнале Cell работу, в которой описали метод получения клеток, вырабатывающих инсулин, из плюрипотентных стволовых клеток. Метод не предполагает генетической модификации клеток и потому безопасен. Все этапы дифференцировки проходили просто под действием добавляемых в среду молекул. Уже были проведены некоторые эксперименты, подтверждающие, что действительно получились клетки, обладающие требуемыми свойствами и способные секретировать в плазму крови нужное количество инсулина.

Чтобы трансплантация клеток имела терапевтический эффект, клеток должно быть много. Конечно, заставить дифференцированные клетки заметно размножиться почти невозможно. Поэтому стволовые клетки, которые могут довольно быстро и долго размножаться, а потом дифференцироваться в клетки нужного типа, являются незаменимым источником клеток для потенциальной терапии. В экспериментах на животных уже показано, например, что полученные таким образом клетки сердечной мышцы помогли от аритмии, клетки – предшественники нейронов помогли восстановлению после травмы спинного мозга, а клетки эпителия сетчатки помогли улучшить зрение.

В первом клиническом испытании iPS-клеточной терапии пациентке, страдающей макулодистрофией, как раз и пересаживали эпителий сетчатки, полученный из iPS клеток. От результатов этих испытаний, в первую очередь, демонстрации безопасности, зависит будущее целой области прикладной науки.

Диабет с эпидемиологической и экономической точки зрения представляет гораздо большую опасность, чем макулодистрофия. Во всем мире болеет больше 300 миллионов людей, среди них, кстати, двое детей одного из авторов работы. Но получить продуцирующие инсулин клетки довольно сложно.

Инсулин вырабатывается β-клетками островков Лангерганса в поджелудочной железе. Кроме β-клеток в островках есть еще и α-клетки, секретирующие глюкагон – антагонист инсулина: несколько упрощая можно сказать, что инсулин передает клеткам мышц, жировой ткани и другим сигнал поглощать глюкозу из кровотока, а глюкагон наоборот заставляет клетки печени превращать запасенный гликоген в глюкозу и выпускать в кровь. Поэтому очень важно, чтобы при дифференцировке стволовых клеток, предшествующей трансплантации образовывались β-клетки, а не α..

Возникает закономерный вопрос, почему нельзя взять первые попавшиеся клетки, ввести в них ген инсулина, и пусть их продуцируют. Так не получается по многим причинам: синтез, созревание и секреция инсулина – сложный многоступенчатый процесс, требующий участия многих факторов. Во-первых, секреция инсулина должна происходить в ограниченных количествах и только в ответ на поступление в организм глюкозы или другой пищи. Кратковременно повышенный уровень глюкозы для человека не представляет серьезной опасности, для развития симптомов диабета нужно заметное превышение на протяжении некоторого времени. А вот низкая концентрация глюкозы и связанная с ней гипогликемия – опасные состояния, чреватые почти внезапной потерей сознания, комой и другими неприятностями у человека, который вот только что совсем неплохо себя чувствовал. Лег, например, спать, разумеется, во сне ничего не ел, избыточный инсулин привел к сильному снижению уровня глюкозы, и проснуться самому уже не выходит. В β-клетках специальная система следит за тем, чтобы инсулин попадал в кровь только в ответ на повышение уровня глюкозы. Другим клеткам без такой системы не обойтись, это просто опасно.

Другая проблема заключается в том, что изначальная белковая молекула предшественника инсулина препроинсулина состоит из 110 аминокислот, а готовый функциональный инсулин – из 31. В процессе созревания специальные ферменты отрезают по кусочку. Эти ферменты активны только в β-клетках.

Генная инженерия, правда, предлагает способы для обхода этой проблемы: можно в гене, кодирующем инсулин, заменить несколько нуклеотидов так, чтобы сайты разрезания специфичными β-клеточными ферментами заменились на сайты, разрезать которые могут ферменты в любой клетке. Но проблема точной глюкозо-зависимой секреции все еще решается с огромным трудом.

Для лечения диабета первого типа иногда производится трупная трансплантация β-клетки, но клетки в этом случае малочисленны, а за этим следуют все проблемы, связанные с иммуносуппрессией, поскольку клетки чужеродные. Однако таким способом уже удавалось добиться отмены инсулина сроком на пять лет. Но этот метод не может стать масштабным.

Именно поэтому важно получить клетки, максимально похожие на β-клетки. Это и удалось сделать авторам работы благодаря разработанному ими шестиступенчатому методу. Весь процесс занимает около месяца. Клетки из плюрипотентных стволовых постепенно становятся все более дифференцированными, разные факторы на каждой стадии направляют дифференцировку в нужную сторону. Полученные клетки трансплантировались мышам с диабетом первого типа и вполне справились с поддержанием уровня глюкозы в крови на нормальном уровне. Метод довольно эффективен. Когда дело дойдет до клинических испытаний, авторы надеются, что смогут трансплантировать каждому пациенту по 150 миллионов клеток. Сейчас проходит последняя стадия преклинических испытаний – в том числе, на приматах.

Отдельный вопрос заключается в том, как защитить новые клетки от атаки иммунной системы. Ведь диабет первого типа развивается как раз из-за того, что клетки иммунной системы ошибаются, принимая β-клетки за врагов и убивая их. Над решением этой проблемы также ведется работа, и уже достигнуты определенные успехи.

Обсудите в соцсетях

Система Orphus
Подпишитесь
чтобы вовремя узнавать о новых спектаклях и других мероприятиях ProScience театра!
3D Apple Facebook Google GPS IBM iPhone PRO SCIENCE видео ProScience Театр Wi-Fi альтернативная энергетика «Ангара» античность археология архитектура астероиды астрофизика Байконур бактерии библиотека онлайн библиотеки биология биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера бозон Хиггса визуальная антропология вирусы Вольное историческое общество Вселенная вулканология Выбор редакции гаджеты генетика география геология глобальное потепление грибы грипп демография дети динозавры ДНК Древний Египет естественные и точные науки животные жизнь вне Земли Западная Африка защита диссертаций землетрясение зоопарк Иерусалим изобретения иммунология инновации интернет инфекции информационные технологии искусственный интеллект ислам историческая политика история история искусства история России история цивилизаций История человека. История институтов исчезающие языки карикатура католицизм квантовая физика квантовые технологии КГИ киты климатология комета кометы компаративистика компьютерная безопасность компьютерные технологии коронавирус космос криминалистика культура культурная антропология лазер Латинская Америка лженаука лингвистика Луна мамонты Марс математика материаловедение МГУ медицина междисциплинарные исследования местное самоуправление метеориты микробиология Минобрнауки мифология млекопитающие мобильные приложения мозг Монголия музеи НАСА насекомые неандертальцы нейробиология неолит Нобелевская премия НПО им.Лавочкина обезьяны обучение общество О.Г.И. открытия палеолит палеонтология память педагогика планетология погода подготовка космонавтов популяризация науки право преподавание истории происхождение человека Протон-М психология психофизиология птицы ракета растения РБК РВК регионоведение религиоведение рептилии РКК «Энергия» робототехника Роскосмос Роспатент русский язык рыбы Сингапур смертность Солнце сон социология спутники старообрядцы стартапы статистика технологии тигры торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология Фестиваль публичных лекций физика физиология физическая антропология фольклор химия христианство Центр им.Хруничева школа эволюция эволюция человека экология эпидемии этнические конфликты этология ядерная физика язык

Редакция

Электронная почта: politru.edit1@gmail.com
Адрес: 129343, Москва, проезд Серебрякова, д.2, корп.1, 9 этаж.
Телефоны: +7 495 980 1893, +7 495 980 1894.
Стоимость услуг Полит.ру
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003г. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2014.