Инсулин-продуцирующие клетки можно получать из клеток кишечника

Одним из подходов к лечению этой болезни является пересадка островковых клеток больным с тяжелым сахарным диабетом 1 типа для восстановления нормального уровня сахара в крови. Еще одной областью исследования является использование стволовых клеток для получения из них бета-клеток. Однако обе эти стратегии имеют ограничения: островковые клетки в дефиците, а основанным на стволовых клетках подходам еще предстоит пройти долгий путь, прежде чем их можно будет использовать в клинике.

Использовать правильное сочетание транскрипционных факторов для трансформации любой клетки в клетку любого другого типа – мощная идея. Это клеточная алхимия. Новое исследование доктора Стэнджера и постдокторанта И-Цзюй Чен (Yi-Ju Chen), PhD, опубликованное в журнале Клеточные доклады (Cell Reports), доказывает, что введение трех белков, регулирующих активность генов, – так называемых транскрипционных факторов – иммуннодефицитным мышам трансформирует специфическую группу клеток слизистой оболочки кишечника в клетки, близкие к инсулин-продуцирующим бета-клеткам. Эта работа открывает перспективы использования дифференцированных клеток поджелудочной железы в качестве источника новых бета-клеток.

В 2008 году лаборатория научного руководителя доктора Стэнджера ввела три фактора, ответственных за перепрограммирование в бета-клетки - Pdx1 (P), MafA (М), и Ngn3 (N) - вместе называемых PMN, – в ацинарные клетки поджелудочной железы. Эта манипуляция привела к появлению у ацинарных клеток некоторых структурных и физиологических особенностей бета-клеток. Основываясь на результатах этого исследования, группа Стэнджера поставила своей целью определить, какие другие типы клеток, если таковые существуют, могут быть перепрограммированы в бета-клетки.

Как говорит доктор Стэнджер, ученые экспрессировали PMN в целом ряде тканей у одно-двухмесячных мышей. Через три дня мыши умирали от гипогликемии. Исследователи поняли, что какие-то из мышиных клеток (не ацинарные) вырабатывали слишком много дополнительного инсулина, фактически летальное его количество. Отследив, что это был за тип клеток, ученые увидели временную экспрессию этих трех факторов в клетках крипт кишечника около поджелудочной железы.

Ученые назвали эти бета-подобные трансформированные клетки «неоостровковыми». Неоостровковые клетки экспрессировали инсулин и демонстрировали структурные особенности бета-клеток. Кроме того, они реагировали на глюкозу: под ее воздействием они секретировали инсулин, а также устраняли гипергликемию у больных диабетом мышей. Исследователи выяснили, как включить эти факторы только в клетках крипт кишечника с тем, чтобы не допустить побочного эффекта смертельной гипогликемии, убивавшей мышей.

Более того, экспрессия PMN в человеческой кишечных «органоидах» – миниатюрных кишечных структурных единицах, которые могут быть выращены в культуре, – также трансформирует кишечные эпителиальные клетки в бета-подобные клетки. Кроме того, доктор Стэнджер отметил, что результаты показывают, что кишечник может быть доступным и богатым источником функциональных инсулин-продуцирующих клеток. Конечная цель исследователей – получить эпителиальные клетки больных сахарным диабетом, которым проводилась эндоскопия, размножить эти клетки, ввести в них PMN, чтобы трансформировать их в бета-подобные клетки, а затем вернуть их пациенту в качестве заместительной терапии. Чтобы это стало возможным, предстоит пройти длинный путь: нужно, в том числе, улучшить функциональные свойства этих клеток так, чтобы они больше напоминали бета-клетки, и найти альтернативные способы трансформации клеток кишечника в бета-подобные клетки без генной терапии.