Badanie opublikowane w „Nature Biotechnology” opisuje zupełnie nową technikę przekształcania tzw. pluripotencjalnych komórek macierzystych w wybrane komórki docelowe. Komórki pluripotencjalne możemy określić jako „pierwotne”, niezróżnicowane komórki, które mogą rozwinąć się w dowolny rodzaj tkanki istniejącej w naszym organizmie.

Bioinżynieria pozwala nam sterować wzrostem komórek macierzystych i dowolnie „programować”, w jakie komórki mają się zmienić. W ten sposób tworzy się np. komórki serca, mózgu czy skóry. W eksperymentalnych terapiach leczenia cukrzycy kluczowe jest uzyskanie komórek beta trzustki. Są one odpowiedzialne za wytwarzanie insuliny i kontrolowanie jej poziomu w organizmie. Insulina obniża poziom glukozy we krwi - jeśli jest jej zbyt mało lub organizm nie reaguje poprawnie na jej obecność, dochodzi do rozwoju cukrzycy.

Mimo pewnych sukcesów w badaniach nad podobnymi metodami, naukowcy wciąż borykali się z poważnym problemem – dużą liczbą „komórek niedocelowych”.

Nowe komórki są skuteczniejsze w leczeniu cukrzycy

Problem komórek niedocelowych – jak nazywa je jeden z autorów nowego badania – odnosi się do sytuacji, w której mimo ingerencji bioinżynierów programujących komórki macierzyste tak, aby zmieniły się w komórki beta, część z nich różnicuje się w komórki wątroby lub inne typy komórek trzustki.

Naukowcy z Uniwersytetu Waszyngtońskiego zasugerowali, że zawartość tych błędnych komórek w terapiach podawanych chorym na cukrzycę (na razie w eksperymentach na myszach) może osłabiać działanie całej metody. Postanowili więc opracować nową technikę przekształcania komórek macierzystych w komórki beta i porównać ich skuteczność z metodą „tradycyjną”.

Zespół pod kierunkiem eksperta biomedycyny Jeffreya R. Millmana przygotował komórki produkujące insulinę pochodzące z ludzkich komórek macierzystych. Następnie wszczepił je myszom, u których wcześniej wywołano stan przypominający ostrą postać cukrzycy.

– Te myszy miały bardzo ciężką cukrzycę. Poziomy cukru przekraczały 500 miligramów na decylitr krwi i odpowiadały poziomom, które dla człowieka byłyby śmiertelne – wyjaśnia dr Millman. Po zastosowaniu terapii komórkowej, w ciągu dwóch tygodni stężenie glukozy we krwi gryzoni wróciło do normy. Glukoza utrzymywała się na właściwym poziomie przez wiele kolejnych miesięcy (do roku) bez konieczności podawania dodatkowych leków. 

Myszy z grupy kontrolnej, którym nie przeszczepiono komórek beta, zmarły na skutek nasilenia choroby.

Kluczem jest cytoszkielet komórki

Autorzy badania podkreślają, że terapia z użyciem komórek wytworzonych nową metodą okazała się o wiele skuteczniejsza, niż w przypadku komórek pozyskiwanych w standardowy sposób. Dr Millman uważa, że jest to powiązane z brakiem komórek niedocelowych.

Naukowcy zdołali opanować różnicowanie pluripotencjalnych komórek macierzystych na tyle, aby powstrzymać je przed tworzeniem innych typów komórek niż pożądane. Kluczowy w tym procesie okazał się cytoszkielet – wewnątrzkomórkowa struktura, która utrzymuje poszczególne części komórki w odpowiednich miejscach.

Cytoszkielet stworzony jest z trzech rodzajów białkowych włókienek. Jedne z nich to tzw. filamenty aktynowe, które – co ujawnia nowe badanie – odgrywają ważną rolę w różnicowaniu komórek. Naukowcy odkryli, że manipulowanie filamentami aktynowymi w cytoszkielecie pozwala skuteczniej „produkować” komórki beta z komórek macierzystych.

Potwierdzenie skuteczności terapii przeciwcukrzycowej wymaga dalszych badań, w tym testów na ludziach. To oznacza, że zanim metoda będzie dostępna dla pierwszym chorych, może minąć wiele lat. Ale naukowcy podkreślają, że ich praca może okazać się przełomem w bioinżynierii i wyznaczyć nowy kierunek dla przyszłych badań, nie tylko nad cukrzycą.

 

Źródło: Nature Biotechnology.