Регенеративная медицина обещает, что будущие пациенты, которым нужны новые клетки, ткани или органы, больше не будут зависеть от доноров. Нехватка органов и несоответствия типов клеток станут проблемами прошлого, замененными безопасными вариантами по требованию для тех, кому нужна трансплантация.
Эта революционная область все ещё сталкивается со многими проблемами, включая нетривиальную задачу убеждения стволовых клеток дифференцироваться в желаемые типы клеток для лечения. И даже если нужные клетки или ткани созданы и могут успешно функционировать в организме, иммунное отторжение представляет собой серьёзное препятствие для их использования.
Чтобы преодолеть это препятствие, методы регенеративной медицины, используемые сегодня, требуют системной иммуносупрессии, что делает пациентов уязвимыми для таких вредных факторов окружающей среды, как вирусы, бактерии и раковые клетки .
В новом подходе к преодолению этих препятствий исследователи из Медицинского университета Южной Каролины и Университета Флориды недавно объединили усилия для разработки новой, высокоспецифичной стратегии лечения диабета 1 типа (СД1) с использованием трансплантации меченых бета-клеток в сочетании с локальной иммунной защитой, обеспечиваемой специализированными иммунными клетками, также мечеными дополнительной, но инертной целевой молекулой.
По словам Леонардо Феррейры, доктора философии, научного сотрудника онкологического центра MUSC Hollings и одного из главных исследователей исследования, объединение инженерии стволовых клеток и инженерии регуляторных Т-клеток (Treg) позволило сделать первый шаг к легкодоступному, готовому решению для лечения СД1.
В своём недавнем исследовании, опубликованном в журнале Cell Reports , учёные описали уникальное сотрудничество, в котором был задействован опыт в области инженерии бета-клеток лаборатории Хольгера Расса, доцента кафедры фармакологии и терапии Флоридского университета, в сочетании с тонким хирургическим опытом и экспертизой в области химерных антигенных рецепторов (CAR) Т-клеток, имеющимися в Холлингсе.
Для пациентов с диабетом 1 типа проблемы начинаются с самоатаки иммунной системы на бета-клетки поджелудочной железы , клетки, которые вырабатывают гормон инсулин для регулирования уровня сахара в крови. Без надёжного способа самостоятельной регуляции уровня глюкозы в крови пациенты вынуждены жить с режимом интенсивного поддержания уровня глюкозы и управления инсулином, чтобы поддерживать здоровье и избегать опасных осложнений, таких как невропатия, ампутация и слепота.
На данный момент некоторые пациенты с плохо контролируемым диабетом 1 типа могут рассмотреть трансплантацию островковых клеток с использованием бета-клеток от донора. Бета-клетки выделяются из донорской поджелудочной железы, очищаются и доставляются в печень пациента, где они могут поселиться и начать секретировать инсулин.
Однако этот вариант требует от пациентов проходить иммуносупрессию в течение всей оставшейся жизни, чтобы организм не отторгал чужеродные бета-клетки. Он также требует наличия донорских клеток, что может потребовать длительного ожидания или вообще не произойти.
Чтобы сосредоточиться на альтернативном решении, исследователи использовали инженерную стратегию с мечеными бета-клетками, полученными из стволовых клеток. А чтобы вызвать локализованную иммунную защиту, исследователи решили использовать Tregs, тип иммунных клеток, которые отслеживают и контролируют иммунный ответ.
«Большинство клеток иммунной системы нацелены на уничтожение инвазивных элементов», — сказал Феррейра. «Но Treg — это генералы иммунной системы. Они следят за тем, чтобы ничего не вышло за рамки, и обучают иммунную систему тому, как реагировать в будущем».
Исследователи использовали модель мыши для проверки своей стратегии. Трансплантируя бета-клетки, которые были созданы из стволовых клеток и включали нереактивную метку — инактивированную версию рецептора эпидермального фактора роста — в почечные капсулы иммунодефицитных мышей, они показали, что клетки были включены и начали производить функциональный инсулин.
На следующем этапе тестирования мыши были подвергнуты воздействию агрессивного типа иммунных клеток, чтобы проверить жизнеспособность трансплантированных бета-клеток в условиях смоделированного иммунного ответа. Как и ожидалось, все бета-клетки были убиты иммунным ответом , то же самое, что происходит у людей с диабетом 1 типа.
Чтобы избежать реакции уничтожения на следующем этапе, исследователи добавили специализированные Tregs вместе с иммунным вызовом. Эти клетки были помечены технологией CAR с использованием рецептора, который специально распознавал инертную метку EGFR, присутствующую на трансплантированных бета-клетках. С этим дополнительным шагом исследователи наблюдали иммунную защиту, на которую они надеялись, поскольку они наблюдали, как трансплантированные бета-клетки оставались в безопасности, целыми и функциональными в своём новом доме.
Феррейра был в восторге от результатов и полон энергии для следующих шагов. «С таким подходом, — сказал он, — мы создали и замок, и ключ для создания иммунной толерантности».
Теперь, когда Феррейра и его коллеги продемонстрировали осуществимость своего подхода к лечению диабета первого типа, они планируют продолжить свои исследования, включая создание целой библиотеки замков и ключей — дифференцированных стволовых клеток и маркированных защитных Treg-клеток — для различных целей, таких как борьба с некоторыми видами рака, волчанкой и другими аутоиммунными заболеваниями.
Остается несколько вопросов, например, какой именно лиганд следует использовать для трансплантации человеку, и какова продолжительность иммунной защиты, опосредованной Treg. Лиганд или метка должны быть инертными и не оказывать отрицательного влияния на функцию клеток или вызывать реакцию, которая может вызвать побочные эффекты. И пока неизвестно, будет ли эффективным одно лечение Treg или его, возможно, придётся повторять с интервалами, которые ещё предстоит установить.
Поскольку Treg-клетки могут обучать иммунные клетки поддерживать иммунную толерантность, возможно, что одного лечения будет достаточно, но для понимания долгосрочных эффектов необходимы дополнительные исследования.
Ответы на эти вопросы и подтверждение обоснованности подхода у людей вскоре могут превратить диабет первого типа из хронического, требующего тщательного лечения и имеющего множество осложнений заболевания в заболевание, которое можно будет контролировать гораздо легче.
Ведёт расследования о коррупции в любых эшелонах власти
