komórki macierzyste
fot. Depositphotos

Komórki macierzyste uleczą cukrzycę (i inne kamienie milowe w diabetologii AD 2018)

W styczniu br. uczeni z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco stwierdzili, jeszcze przed publikacją wyników swoich badań w „Nature Cell Biology”, iż potrafią stworzyć w laboratorium mysie komórki produkujące insulinę, które wyglądają i działają bardzo podobnie do trzustkowych komórek beta.

Przełom nie dokonał się dzięki jakiemuś tajemniczemu i właściwemu jedynie gryzoniom czynnikowi wzrostowemu, podanemu do hodowli komórkowej, ale działaniom – nazwałabym je – architektonicznym. Istnieje więc wielkie prawdopodobieństwo, że wyniki amerykańskich uczonych przekują się w realną terapię cukrzycy typu 1. To może być kamień milowy na drodze ku stworzeniu takich właśnie komórek gotowych, by je przeszczepić pacjentom z cukrzycą młodzieńczą.

TRZY TYPY CUKRZYCY

Około 10 proc. chorych na cukrzycę to dzieci i młodzież dotknięte cukrzycą typu 1, z którą borykają się oni później jako dorośli. Choroba ta wynika z ataku ich własnego układu immunologicznego na wysepki trzustkowe produkujące insulinę. Ten typ cukrzycy wymaga podawania pacjentom insuliny – najczęściej w formie zastrzyków podskórnych kilka razy dziennie, aby uniknąć uszkodzeń organizmu wywołanych przez zbyt wysokie stężenie glukozy. Chorzy muszą też, nawet kilka razy dziennie, mierzyć sobie stężenie cukru we krwi. Najczęściej występująca i dziś epidemiologicznie najgroźniejsza wydaje się cukrzyca typu 2 – związana z niewłaściwą dietą oraz brakiem ruchu. Najmniej znaną formą tej choroby, ale równie częstą co cukrzyca typu 1, jest tzw. cukrzyca 3c. Objawowo przypomina cukrzycę typu 2, ale leczenie jej musi być zupełnie inne. Wymaga podawania insuliny oraz enzymów trzustkowych, ponieważ chory ma poważne problemy z trawieniem. Naukowcy intensywnie pracują nad nowymi metodami leczenia cukrzycy typu 1. Wielkim przełomem ponad ćwierć wieku temu było uzyskanie ludzkiej rekombinowanej genetycznie insuliny produkowanej wydajnie przez mikroorganizmy. W przeciwieństwie do stosowanej uprzednio insuliny zwierzęcej, ta ma znacznie mniej działań niepożądanych przy długotrwałym podawaniu. Na takie zaś skazani są chorzy. Świeższej daty są prace nad jak najdoskonalszą formą doustną (tabletką) zawierającą ten hormon.

ODKRYCIA W DIABETOLOGII

Lista istotnych odkryć roku 2018 z zakresu nauk biomedycznych, które mają szansę trwale zmienić oblicze współczesnej diabetologii, obejmuje co najmniej sześć punktów. Po pierwsze, w ostatnią fazę badań klinicznych wszedł niewielki – rozmiarów karty kredytowej – implant w formie plastra produkujący insulinę (ViaCyte’s PECDirect device). Zastosowane w nim komórki macierzyste są zdolne dojrzewać i produkować insulinę w stosownej dawce jak najbardziej fizjologicznie, czyli w odpowiedzi na wysokie stężenie cukru we krwi. Problemem jest jak dotąd niestabilność tych komórek – ale na to lekarstwo znaleźli być może właśnie badacze z UCSF pod kierownictwem Matthiasa Hebroka.

Po drugie, coraz szersze zastosowanie – na razie badawcze – osiągnęły „dziewicze komórki beta” odkryte w trzustce każdego z nas, w tym chorych na cukrzycę, przez Marka Huisinga z University of California w Davis. Znajdując się na zewnętrznych granicach wysepek trzustkowych, komórki te mogą w przyszłości służyć do otrzymywania dojrzałych komórek beta zdolnych bez żadnego ryzyka odrzutu wytwarzać insulinę dla konkretnego chorego, z którego trzustki komórki te pobrano.

Po trzecie, okazało się, że popularny lek na nadciśnienie stosowany u kobiet ciężarnych i dzieci, czyli metyldopa, może mieć związek z ograniczeniem zapadalności na cukrzycę typu 1 lub rozwój tej choroby. Podobne epidemiologiczne w swej naturze obserwacje pojawiły się w tym roku w Australii i dotyczą szczepionki przeciw rotawirusowi. Po czwarte, upłynął już rok, odkąd pacjentka University of Miami’s Diabetes Research Institute cierpiąca na cukrzycę typu 1 z eksperymentalnie wszczepionymi do omentum komórkami beta nie musiała podawać sobie insuliny. Był to krok ku tzw. sztucznej trzustce. Sensowność takich zabiegów jest limitowana wyłącznie przez czas funkcjonalności i przeżycia przeszczepu. I tu ponownie szanse rosną, gdyby wdrożyć u ludzi osiągnięcie inżynierii tkankowej grupy Matthiasa Hebroka.

Po piąte, powstały prototypy urządzeń takich jak soczewki kontaktowe sprzężone z aplikacją zdolną mierzyć poziom cukru we łzach oraz prosta, oparta na papierkach wskaźnikowych, metoda sprawdzania stężenia glukozy w pocie. Dla diabetyków, których palce już dłużej nie mogą znieść nakłuć, to bardzo dobra wiadomość.

Wreszcie po szóste – naukowcy znaleźli w naturze – a dokładnie wśród rybek żyjących w meksykańskich jaskiniach – autentycznego wrodzonego cukrzyka. Gatunek Astyanax mexicanus, a raczej jego populacja żyjąca w ciemności i doświadczająca częstych braków pokarmu, rozwinęła adaptację ewolucyjną polegającą na znacznej odporności receptora insuliny na hormon. Badania tej niezwykłej rybki i dalszych adaptacji, które pozwalają jej żyć i cieszyć się zdrowiem, mogą przyczynić się do zrozumienia wielu zjawisk nadal tajemniczych dla diabetologów.

CO WYROŚNIE Z KOMÓREK MACIERZYSTYCH?

Na czym zatem polega wspomniany przełom uzyskany przez zespół dr. Hebroka i opublikowany w styczniu 2019 roku?

Istnieje ryzykowna, kosztowna i rzadko przeprowadzana (1000 pacjentów rocznie w USA przy półtora miliona chorych na cukrzycę typu 1) procedura przeszczepienia trzustki. Największym problemem jest dostępność zgodnego organu. To tutaj wielką nadzieję przynoszą badania zespołu Matthiasa Hebroka z San Francisco.

Naukowcy zaangażowani w badania nad trzustką i cukrzycą – krok po kroku – najpierw poznali, na czym polega prawidłowy rozwój komórek macierzystych w wyspecjalizowane. Co wyrośnie z komórek macierzystych, zależy od wielu czynników, zwłaszcza stymulacji różnymi hormonami i innymi związkami czynnymi. Jak wyjaśnia dr Hebrok, nikt w żaden sposób nie potrafił jednak zmusić komórek macierzystych, by rozwijały się w komórki beta produkujące insulinę w tzw. wysepkach trzustkowych. A można je np. zmusić w laboratorium, by stawały się neuronami, mięśniami, skórą… zatem problem istotnie był trudny. Komórki macierzyste, zamiast dojrzewać i stawać się komórkami beta, pozostawały w stanie niedorozwoju.

Przełom nastąpił, gdy badacze uświadomili sobie stare prawo, którego i nas uczono na biologii w szkole: forma poprzedza funkcję. Trzeba zatem nadać dojrzewającym komórkom macierzystym formę wysepki trzustkowej, a wtedy zaczną zachowywać się jak wysepka trzustkowa i produkować prawidłowo insulinę. Wystarczyło dokonać mikromanipulacji na szalce – oddzielić nieco te komórki, które rozpoczęły rozwój, od reszty i „ulepić” z nich niewielkie, kilkuwarstwowe „wzgórze”. To, co się wydarzyło, przerosło wszelkie oczekiwania: komórki hodowane w laboratorium nie tylko zaczęły prawidłowo się zachowywać, ale po prostu wyglądać jak kawałek mysiej trzustki. Choć badanie przeprowadzono na myszach, co nie zawsze skutkuje szybkim przeniesieniem ich wyników do kliniki, to tu sytuacja jest inna. Odkryty istotny proces rozwojowy, niezbędny do prawidłowego przekształcenia komórek macierzystych w komórki beta produkujące insulinę, ma charakter fizyczny. Czyli niezależny od sygnałów chemicznych, które u myszy i ludzi mogą być nieco inne, ale u obu gatunków są już dobrze poznane. Jest wysoce prawdopodobne zatem, że nowy sposób leczenia cukrzycy typu 1, za pomocą przeszczepu własnych komórek macierzystych pacjenta przeprogramowanych tak, by były komórkami beta, jest już za progiem. Oczywiście pozostanie kwestią, jak sprawić, aby układ odporności pacjenta ponownie się przeciw nim nie zwrócił. Co wszak powoduje cukrzycę typu 1.

DR N. MED. MAGDALENA KAWALEC-SEGOND

Podobne wiadomości

Nie ma możliwości dodania komentarza