Исследование ученых из Медицинского центра Колумбийского университета (Columbia University Medical Center) показывает, что клетки кишечника могут дать начало инсулин-продуцирующим клеткам. Это снимает необходимость в трансплантации стволовых клеток, которую многие исследователи считают идеальным способом замены потерянных при диабете 1 типа бета-клеток поджелудочной железы, способным избавить пациентов от инъекций инсулина.

Сегодня, чтобы поддерживать нормальный уровень
сахара в крови, пациенты с диабетом 1 типа должны
вводить себе инсулин. Новое исследование показывает,
что заменой этому методу лечения могут стать
инсулин-продуцирующие клетки, полученные из
клеток-предшественников кишечника пациента.
(Фото: © Dmitry Lobanov/Fotolia)

Диабет 1 типа – аутоиммунное заболевание, разрушающее инсулин-продуцирующие бета-клетки поджелудочной железы. Поджелудочная железа не может восстановить эти клетки, и, если они потеряны, пациенты должны пожизненно получать инъекции инсулина, позволяющие поддерживать нормальный уровень сахара в крови. Слишком высокий и слишком низкий уровень глюкозы – смертельно опасные состояния, и больные вынуждены контролировать сахар по несколько раз в день.

Давняя цель ученых, занимающихся изучением диабета 1 типа, – научиться заменять утраченные клетки новыми, но не просто секретирующими инсулин, а делающими это тогда, когда это действительно необходимо. Хотя лабораторное получение инсулин-продуцирующих клеток из эмбриональных стволовых клеток – уже решенная задача, они пока не пригодны для пересадки, потому что не умеют высвобождать инсулин в зависимости от уровня глюкозы. Введенные в организм пациента, они будут секретировать гормон и тогда, когда в нем нет необходимости, что может привести к фатальной гипогликемии.

Исследование, проведенное американскими учеными из Медицинского центра Колумбийского университета, показывает, что определенные прогениторные клетки (клетки-предшественники) ткани кишечника мышей обладают удивительной способностью трансформироваться в клетки, экспрессирующие маркеры зрелых бета-клеток и секретирующие инсулин.

Желудочно-кишечные клетки-предшественники, как правило, дифференцируются в широкий спектр клеток, включая клетки, вырабатывающие серотонин – желудочный пептидный ингибитор, – и другие гормоны, выделяемые в желудочно-кишечный тракт и кровь. При выключении в них гена Foxo1, играющего важную роль в определении судьбы клеток, прогениторы дифференцируются в инсулин-продуцирующие клетки. Больше таких клеток образуется при условии, что Foxo1 выключается на ранних стадиях развития, но процесс возможен и в том случае, если ген отключен уже в период зрелости животных. Эти данные говорят о том, что получить инсулин-продуцирующие клетки в желудочно-кишечном тракте, вероятно, можно как у детей, так и у взрослых пациентов.

«Никто не смог бы предвидеть такого результата», – комментирует исследование его руководитель профессор медицины CUMC Доменико Аксили (Domenico Accili), MD. «Отключение Foxo1 могло бы привести к любым последствиям. При подавлении Foxo1 в поджелудочной железе ничего не происходит. Так почему же что-то происходит в кишечнике? Почему не получилась клетка, вырабатывающая какие-либо другие гормоны? Пока мы не знаем».

Инсулин-продуцирующие клетки в кишечнике могут представлять серьезную опасность, если секреция инсулина не будет зависеть от уровня глюкозы в крови. Но ученые утверждают, что новые клетки кишечника, имея чувствительные к глюкозе рецепторы, способны работать по принципу «обратной связи» и все делают правильно: синтезируемый ими инсулин секретируется в кровоток, работает как нормальный гормон и вырабатывается в достаточных количествах, чтобы нормализовать уровни глюкозы у мышей с моделью диабета.

По мнению профессора Аксили, все эти факты дают основания полагать, что стимуляция образования инсулин-продуцирующих клеток в кишечнике пациента была бы более эффективным способом лечения диабета, чем методы, основанные на эмбриональных или индуцированных плюрипотентных стволовых клетках. Локализация новых инсулин-продуцирующих клеток в кишечнике может быть залогом того, что они не будут разрушены основным заболеванием, так как желудочно-кишечный тракт частично защищен от атак со стороны иммунной системы.

Чтобы это открытие могло стать жизнеспособным методом лечения, необходимо найти химическое вещество, оказывающее на клетки-предшественники ЖКТ человека такой же эффект, какой оказывает выключение гена Foxo1 у мышей. Решение этой задачи вполне реально, так как ученые уже знают, что подавление Foxo1 в клетках-предшественниках определенным химическим веществом также позволяет получить инсулин-продуцирующие клетки.

«Важно понимать, что новый метод лечения диабета 1 типа должен быть столь же безопасным, но более эффективным, чем лечение инсулином», – подчеркивает доктор Аксили. «Мы не можем проверять рискованные методы лечения, чтобы просто снять с больных бремя ежедневных инъекций. Инсулиновый метод лечения непрост или несовершенен, но он работает и он безопасен».

Статья об исследовании Generation of functional insulin-producing cells in the gut by Foxo1 ablation опубликована в журнале Nature Genetics.