Диабет 1 типа у мышей
В конце февраля мы получили захватывающие новости из Школы медицины Вашингтонского университета в Сент-Луисе. Исследователи успешно имплантировали стволовые клетки мышам, чтобы «вылечить» их диабет.
Как бы ни были интересны эти новости, стоит притормаживать восторг, когда делаются подобные объявления.
В этой статье мы рассмотрим удивительные результаты этого нового исследования, и критически рассмотрим, что это на самом деле это означает для людей с этой пока неизлечимой болезнью
Как лечился диабет 1 типа у мышей?
Результаты исследования, проводимого под руководством доктора наук Джеффри Р. Миллмана, были опубликованы в Nature Biotechnology.
В статье обсуждается, как исследователи смогли улучшить современные методы преобразования человеческих стволовых клеток в инсулин-продуцирующие бета-клетки.
До этого момента трансформация стволовых клеток в специфическую клетку-мишень всегда приводила к появлению широкого спектра различных типов клеток в дополнение к тому, на который нацеливались изначально. Хотя случайное появление других клеток не вызывает специфических проблем, в целом ученые получают меньшее количество нужных клеток.
Миллману и его сотрудникам удалось усовершенствовать этот процесс. Они нацеливали цитоскелет стволовых клеток для получения более эффективных инсулин-продуцирующих бета-клеток, и уменьшая появление случайных типов клеток.
Благодаря улучшенной технологии, ученые смогли пересадить небольшие группы этих клеток мышам с диабетом.
Мыши, у которых во время процедуры наблюдалось постоянное содержание сахара в крови более 27 ммоль/л, достигли постоянной нормогликемии в течение двух недель после пересадки. Нормальный сахар крови сохранялся у мышей без какого-либо другого вмешательства в течение по меньшей мере 9 месяцев, у некоторых – более года.
Что это значит для людей с СД1?
Это исследование показывает многообещающие перспективы в лечении сахарного диабета 1 типа (СД1) и даже потенциал для полного излечения. Однако, результаты никоим образом не гарантируют, что люди с СД1 получат решение в ближайшее время.
Есть несколько причин, по которым мы должны скептически относиться к предстоящему излечению. Это связано с проблемами переноса результатов с модели мыши на человека и проблемой масштабирования.
Проблема №1: мышиная модель и 125 проверенных способов лечения
Мыши давно используются в научных исследованиях заболеваний человека. Их быстрый жизненный цикл делает их идеальными объектами. Тем не менее физиология мышей во многом сильно отличается от людей, что ведет к невозможности прямого переноса результатов на человека. Так, некоторые блестящие результаты в отношении мышей, могут не повториться в человеческих испытаниях.
Фактически, по словам д-ра Хуана Джуама, профессора Университета Толедо, который изучает мышиные модели с СД1, было разработано более 125 проверенных способов лечения диабета у мышей, но ни одна из них не была подтверждена испытаниями на людях.
Причина этого довольно проста: мыши в обычных условиях не страдают от того же аутоиммунного заболевания диабета 1 типа, что и люди. Мыши, использованные в этих исследованиях называются «мышами-диабетиками без ожирения». Эти мыши были специально выведены для проявления физиологических симптомов, сходных с пациентами типа 1, но причина развития заболевания различна.
Поскольку подобные исследования основаны на таких несовершенных моделях мышей, невозможно сказать, как человек с СД1 отреагирует на это же лечение.
Проблема№2: масштабирование и аутоиммунная реакция
Другая проблема с таким типом исследований – это проблема масштабирования.
Очевидно, что мыши намного меньше людей, что означает, что им требуется меньше бета-клеток, чтобы адекватно контролировать уровень сахара в крови. Чтобы воспроизвести это исследование на людях, ученые должны создать около 1 миллиарда клеток для 1 испытуемого, что в настоящее время пока невозможно.
Проблема масштабирования относится не только к количеству необходимых клеток, но и ко времени. Важный вопрос: как долго будет продолжаться эффект?
Мыши в этом исследовании были способны поддерживать нормальный уровень сахара в крови в течение по меньшей мере 9 месяцев. Поскольку люди живут значительно дольше, чем мыши, теоретически эффект может длиться дольше. Тем не менее, специфическая аутоиммунная реакция человеческого тела может оказаться значительным сдерживающим фактором.
Возможно, что человек, после аналогичной пересадки стволовых клеток, сможет удерживать нормальный уровень сахара в крови в течение десятилетия, а, может, только в течение нескольких месяцев. Однако, пока нет решения для противодействия аутоиммунной реакции, в конце концов, иммунная система пациента разрушит новые бета-клетки. Это значит, что пока нельзя говорить о полном излечении диабета.
Даже если новый метод трансплантации стволовых клеток окажется эффективным для человека, вероятно таких трансплантации понадобится несколько. Ученые рассматривают использование иммунодепрессантов или защитных “капсул” для новых клеток, чтобы решить проблему.
Читай больше о защите трансплантированных инсулинпродуцирующих клеток: “Защитная технология ViaCyte для капсул с В-клетками прошла успешное клиническое испытание”
Что будет дальше?
Нам еще далеко до того, когда ученые смогут массово производить бета-клетки. И мы не знаем насколько и как долго метод будет эффективным для людей. Но доктор Миллман и его команда надеются начать дополнительные испытания на более крупных животных, таких как крысы и свиньи. Использование дополнительных моделей даст исследователям более ясное представление, как этот метод в итоге сможет лечить диабет у людей.
В то же время команда др Миллмана нацелена на создание простого и экономически эффективного способа массового продуцирования бета-клеток, чтобы они были готовы к испытаниям на людях, если и когда они понадобятся.
Хотя рано еще скандировать в честь предстоящего лекарства от диабета 1 типа, стоит внимательно отслеживать последующие результаты исследований. В конце концов, даже если мы уже видели, как более ста лекарств от СД1 потерпели неудачу в испытаниях на людях, достаточно всего одного успеха, чтобы все изменить.
Открытие на мышах открывает новую возможность для снижения заболеваемости диабетом 1 типа.
Заболевание диабетом 1 типа прогрессирует. Ученые не совсем уверены, почему это так, но увеличение числа новых случаев делает задачу понимания этого чрезвычайно важной задачей.
Новое исследование, появившееся в журнале Science Immunology, предполагает, что переключение приводит к тому, что иммунная система организма начинает разрушать свой инсулин, что приводит к возникновению диабета.
Если это открытие на мышах распространить на людей, оно может позволить раннее обнаружение и разработку профилактических методов лечения диабета 1 типа.
Проблема диабета
Клетки человека получают энергию из глюкозы, которая является сахаром в крови. Инсулин, гормон, вырабатываемый бета-клетками в островках Лангерганса поджелудочной железы, позволяет организму поглощать глюкозу.
У здорового человека бета-клетки вырабатывают достаточно инсулина, чтобы позволить организму потреблять доступную глюкозу в кровотоке. Однако недостаток инсулина может быть смертельным.
При диабете 1 типа иммунная система организма атакует и разрушает бета-клетки, вырабатывающие инсулин. Это лишает клетки организма энергии, которую иначе обеспечивала бы глюкоза.
В Соединенных Штатах около 1,25 миллиона человек, живущих с диабетом 1 типа, зависят от постоянного мониторинга уровня сахара в крови и инъекций инсулина . Некоторым людям с диабетом 2 типа также требуется инсулиновая терапия, поскольку их бета-клетки перестали вырабатывать инсулин.
Первичные исследования проведенные более 40 лет назад выявили связь между диабетом 1 -го типа и определенными версиями HLA (антиген лейкоцитов человека). Эти белки живут на поверхности клеток и инструктируют иммунную систему атаковать чужеродные организмы и вещества.
Конкретные формы HLA, которые в большей степени связаны с диабетом типа 1, вызывают изменение того, как фрагменты инсулина представляются Т-клеткам.
Как этот процесс работает и почему он приводит к разрушению бета-клеток Т-клетками, остается без ответа.
Дробный подход дает результаты
Новый доклад, созданный учеными из Scripps Research и возглавляемый профессором иммунологии и микробиологии Люком Тейтоном, доктором философии, раскрыл вероятный механизм, по крайней мере, у мышей.
В ходе серии экспериментов, проведенных в течение 5 лет, команда профессора Тейтона исследовала образцы крови у мышей с недиабетической избыточной массой тела, которые считаются кандидатами на заболевание.
Ученые секвенировали отдельные Т-клетки из крови испытуемых, а затем анализировали 4 терабайта данных, полученных секвенированием.
«Используя одноклеточные технологии для изучения преддиабетической фазы заболевания, мы смогли механически связать специфические антиинсулиновые Т-клетки с аутоиммунным ответом, наблюдаемым при диабете 1 типа», — говорит профессор Тейтон.
Анализ ученых выявил механизм, который они назвали «переключатель P9». Это позволило определенной популяции Т-клеток, которые могут преимущественно связываться с типами HLA, ассоциированными с диабетом 1 типа, атаковать бета-клетки.
Однако клетки, использующие этот механизм, существовали недолго, вызывая волну разрушения инсулина и затем полностью исчезали. Это может объяснить, почему другие исследователи не видели аналогичных результатов у людей с диабетом — клетки переключения давно исчезли к тому времени, когда появляются симптомы диабета.
Поиск человека с переключателем P9
Если эти идеи применимы к людям, они могут стать первым шагом к профилактике диабета 1 типа. «Переводческий аспект этого исследования — это то, что мне больше всего нравится», — признается профессор Тейтон.
Он получил одобрение, чтобы начать расследование, могут ли его результаты быть применимы к людям.
Диабет 1 типа имеет сильную генетическую связь — для тех, кто имеет непосредственное отношение к заболеванию, риск его развития в 20 раз выше.
Профессор Тейтон и его команда планируют найти контрольные переключающие клетки P9 в крови у 30 таких подверженных риску субъектов, у которых еще не было симптомов заболевания.
Если исследователи действительно найдут переключатель и подтвердят его роль в диабете 1 типа, открытие может предложить врачам и людям новую возможность для раннего выявления. Это может также обеспечить временное окно, в течение которого ученые могут разработать новые методы лечения, чтобы предотвратить развитие этого опасного для жизни состояния.
https://ria.ru/20200226/1565236035.html
Ученые полностью вылечили диабет у мышей стволовыми клетками
Американские ученые разработали новую методику лечения сахарного диабета стволовыми клетками. Результаты эксперимента на лабораторных мышах подтвердили его… РИА Новости, 26.02.2020
2020-02-26T15:38
2020-02-26T15:38
2020-02-27T10:23
риа наука
биология
диабет
здоровье
открытия – риа наука
сент-луис
сша
/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content
/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content
https://cdn24.img.ria.ru/images/155159/83/1551598383_0:160:3072:1888_1400x0_80_0_0_fb963bd61f389069479c22144058ca89.jpg
<strong>МОСКВА, 26 фев — РИА Новости. </strong>Американские ученые разработали новую методику лечения сахарного диабета стволовыми клетками. Результаты эксперимента на лабораторных мышах подтвердили его высокую высокую эффективность — всего за две недели мышей вылечили от тяжелой формы диабета стволовыми клетками человека. Об этом сообщается в статье, <a href=”https://www.nature.com/articles/s41587-020-0430-6″ target=”_blank” rel=”nofollow noopener”>опубликованной</a> в журнале Nature Biology. Ученые из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе нашли способ превращения плюрипотентных стволовых клеток человека в бета-клетки поджелудочной железы, которые вырабатывают инсулин. Когда эти клетки были трансплантированы мышам, у которых была спровоцирована острая форма диабета, животные быстро излечились.”У этих мышей был очень тяжелый диабет с показаниями уровня сахара в крови более 500 миллиграммов на децилитр крови — уровнем, смертельным для человека, — приводятся в пресс-релизе университета слова руководителя исследования, биомедицинского инженера Джеффри Миллмана (Jeffrey Millman). — Когда мы дали мышам инсулин-секретирующие клетки, в течение двух недель их уровень глюкозы в крови нормализовался”.Плюрипотентные стволовые клетки — это, по сути, бланковые недифференцированные клетки, способные перерастать в другие виды клеток организма. Использование этого потенциала в контексте диабета означает, что исследователи могут разработать способы настройки стволовых клеток для превращения их в инсулин-продуцирующие клетки, которых не хватает диабетикам, помогая им контролировать уровень сахара в крови и оставаться здоровыми.Ученые из лаборатории Джеффри Миллмана занимаются этой проблемой не один год. В 2016 году они разработали способ производства инсулин-секретирующих клеток, которые функционируют в ответ на глюкозу, из стволовых клеток, полученных от пациентов с диабетом первого типа. Затем они выяснили, как повысить уровень секреции инсулина в бета-клетках поджелудочной железы, полученных из стволовых клеток. В данном исследовании они решали еще одну задачу: как уменьшить количество “нецелевых” ячеек, образующихся из стволовых клеток параллельно с “целевыми” бета-клетками. “Нецелевые” клетки, хотя они и не являются вредными, снижают эффективность лечения стволовыми клетками.”Общая проблема заключается в том, что когда вы пытаетесь превратить человеческую стволовую клетку в инсулин-продуцирующую бета-клетку, или нейрон, или сердечную клетку, вы также производите другие клетки, которые вам не нужны, — объясняет ученый. — В данном случае мы можем случайно получить другие типы клеток поджелудочной железы или печени”.Авторы обнаружили, что факторы транскрипции, которые заставляют стволовые клетки превращаться в клетки поджелудочной железы, связаны с состоянием клеточного цитоскелета — структуры поддержки внутри клеток, состоящей из различных белковых волокон. Один из этих белков — актин — играет важную роль в клеточной функции и, как оказалось, в дифференциации стволовых клеток. Ингибируя полимеризацию актина в цитоскелете, ученые смогли добиться лучшей дифференцировки и получить больше бета-клеток, которые при этом эффективнее функционировали. У некоторых мышей после двухнедельного курса лечения стволовыми клетками, нормальный уровень сахара в крови оставался более года, а мыши из контрольной группы, не получавшие лечения, в конечном итоге умерли от диабета.Новая методика может иметь большие перспективы для лечения диабета в будущем, если результаты, полученные в эксперименте с мышами, будут успешно воспроизведены на людях. Те же манипуляции с цитоскелетными белками, показали, что с помощью аналогичного подхода можно улучшить потенциал использования стволовых клеток для выращивания клеток печени, пищевода, желудка и кишечника. Если это так, разработанная авторами методика поможет улучшить лечение стволовыми клетками и при других видах патологий, а не только при диабете.”В целом наше исследование подчеркивает, что динамика цитоскелета работает синергетически с растворимыми биохимическими факторами для регуляции судьбы эндодермальных клеток, открывая новые возможности для улучшения результатов дифференцировки”, — пишут авторы в своей работе.Ученые отмечают, что, прежде чем применять новую методику для лечения людей, страдающих диабетом, ее нужно тестировать на более крупных животных в течение длительного периода времени.
https://ria.ru/20200220/1565004341.html
https://ria.ru/20191203/1561927944.html
сент-луис
сша
РИА Новости
Россия, Москва, Зубовский бульвар, 4
7 495 645-6601
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
2020
РИА Новости
Россия, Москва, Зубовский бульвар, 4
7 495 645-6601
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
Новости
ru-RU
https://ria.ru/docs/about/copyright.html
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/
РИА Новости
Россия, Москва, Зубовский бульвар, 4
7 495 645-6601
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
https://cdn24.img.ria.ru/images/155159/83/1551598383_171:0:2902:2048_1400x0_80_0_0_e547dfc2a0a93af45cca6232d290a9fa.jpg
РИА Новости
Россия, Москва, Зубовский бульвар, 4
7 495 645-6601
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
РИА Новости
Россия, Москва, Зубовский бульвар, 4
7 495 645-6601
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
биология, диабет, здоровье, открытия – риа наука, сент-луис, сша
МОСКВА, 26 фев — РИА Новости. Американские ученые разработали новую методику лечения сахарного диабета стволовыми клетками. Результаты эксперимента на лабораторных мышах подтвердили его высокую высокую эффективность — всего за две недели мышей вылечили от тяжелой формы диабета стволовыми клетками человека. Об этом сообщается в статье, опубликованной в журнале Nature Biology.
Ученые из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе нашли способ превращения плюрипотентных стволовых клеток человека в бета-клетки поджелудочной железы, которые вырабатывают инсулин. Когда эти клетки были трансплантированы мышам, у которых была спровоцирована острая форма диабета, животные быстро излечились.
“У этих мышей был очень тяжелый диабет с показаниями уровня сахара в крови более 500 миллиграммов на децилитр крови — уровнем, смертельным для человека, — приводятся в пресс-релизе университета слова руководителя исследования, биомедицинского инженера Джеффри Миллмана (Jeffrey Millman). — Когда мы дали мышам инсулин-секретирующие клетки, в течение двух недель их уровень глюкозы в крови нормализовался”.
Плюрипотентные стволовые клетки — это, по сути, бланковые недифференцированные клетки, способные перерастать в другие виды клеток организма. Использование этого потенциала в контексте диабета означает, что исследователи могут разработать способы настройки стволовых клеток для превращения их в инсулин-продуцирующие клетки, которых не хватает диабетикам, помогая им контролировать уровень сахара в крови и оставаться здоровыми.
Ученые из лаборатории Джеффри Миллмана занимаются этой проблемой не один год. В 2016 году они разработали способ производства инсулин-секретирующих клеток, которые функционируют в ответ на глюкозу, из стволовых клеток, полученных от пациентов с диабетом первого типа. Затем они выяснили, как повысить уровень секреции инсулина в бета-клетках поджелудочной железы, полученных из стволовых клеток. В данном исследовании они решали еще одну задачу: как уменьшить количество “нецелевых” ячеек, образующихся из стволовых клеток параллельно с “целевыми” бета-клетками. “Нецелевые” клетки, хотя они и не являются вредными, снижают эффективность лечения стволовыми клетками.
“Общая проблема заключается в том, что когда вы пытаетесь превратить человеческую стволовую клетку в инсулин-продуцирующую бета-клетку, или нейрон, или сердечную клетку, вы также производите другие клетки, которые вам не нужны, — объясняет ученый. — В данном случае мы можем случайно получить другие типы клеток поджелудочной железы или печени”.
Авторы обнаружили, что факторы транскрипции, которые заставляют стволовые клетки превращаться в клетки поджелудочной железы, связаны с состоянием клеточного цитоскелета — структуры поддержки внутри клеток, состоящей из различных белковых волокон. Один из этих белков — актин — играет важную роль в клеточной функции и, как оказалось, в дифференциации стволовых клеток.
Ингибируя полимеризацию актина в цитоскелете, ученые смогли добиться лучшей дифференцировки и получить больше бета-клеток, которые при этом эффективнее функционировали. У некоторых мышей после двухнедельного курса лечения стволовыми клетками, нормальный уровень сахара в крови оставался более года, а мыши из контрольной группы, не получавшие лечения, в конечном итоге умерли от диабета.
Новая методика может иметь большие перспективы для лечения диабета в будущем, если результаты, полученные в эксперименте с мышами, будут успешно воспроизведены на людях. Те же манипуляции с цитоскелетными белками, показали, что с помощью аналогичного подхода можно улучшить потенциал использования стволовых клеток для выращивания клеток печени, пищевода, желудка и кишечника. Если это так, разработанная авторами методика поможет улучшить лечение стволовыми клетками и при других видах патологий, а не только при диабете.
“В целом наше исследование подчеркивает, что динамика цитоскелета работает синергетически с растворимыми биохимическими факторами для регуляции судьбы эндодермальных клеток, открывая новые возможности для улучшения результатов дифференцировки”, — пишут авторы в своей работе.
Ученые отмечают, что, прежде чем применять новую методику для лечения людей, страдающих диабетом, ее нужно тестировать на более крупных животных в течение длительного периода времени.