17 июня 2019, понедельник, 05:42
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

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
«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ Марс Металлургия Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Юпитер акустика антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты киты климатология комета кометы компаративистика космос культура лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство школа экология эпидемии эпидемиология этология язык Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса глобальное потепление грипп информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция финансовый рынок черные дыры эволюция эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: [email protected]
Адрес: 129090, г. Москва, Проспект Мира, дом 19, стр.1, пом.1, ком.5
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. 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, 1998–2019.