Усовершенствованная клетка  

Альфа и бета

Как инсулин работает в норме? Этот гормон вырабатывается в ответ на полученную вместе с пищей глюкозу и обеспечивает ее доставку в клетки. Там глюкоза расщепляется и преобразуется в энергию.

— В поджелудочной железе есть островки Лангерганса — так называется скопление эндокринных клеток, которые вырабатывают гормоны: инсулин — его выбрасывают в кровь бета-клетки в момент повышения уровня сахара, и глюкагон — его вырабатывают альфа-клетки, он расщепляет гликоген в случае голодания и падения сахара, — объясняет эндокринолог Юрий Потешкин, доцент кафедры эндокринологии лечебного факультета РНИМУ им. Н. И. Пирогова. — После того как пища переварилась и глюкоза стабилизировалась, выброс инсулина значительно снижается, и гормон постепенно накапливается. Но при сахарном диабете второго типа ничего не накапливается, так как запасов инсулина попросту нет, и бета-клетки вынуждены работать на износ: без устали производить гормон. Как правило, это вызвано нарушениями на клеточном уровне. Как бы то ни было, развивается инсулинорезистентность, которая усиливается в случае прибавки веса.

Основное лечение заключается в том, чтобы улучшить чувствительность к инсулину или заставить его активнее вырабатываться. 

Высокая концентрация сахара является токсичной для бета-клеток: постепенно они гибнут при повышенной концентрации глюкозы. Таким образом, даже при сахарном диабете второго типа собственного инсулина может в какой-то момент оказаться недостаточно, и потребуется его введение извне: по данным исследователей, это необходимо каждому третьему пациенту с сахарным диабетом второго типа. 

От шприца до помпы

Процедура введения инсулина довольно обременительна для пациентов. Во-первых, делать укол само по себе не очень приятное занятие, особенно учитывая, что колоть чаще всего приходится не один раз в день. Во-вторых, необходимо правильно рассчитывать дозу вводимого гормона. 

За несколько десятков лет были придуманы разные устройства, облегчающие жизнь диабетикам. На смену классическому шприцу появился шприц-ручка с более удобной формой введения препарата. Затем была разработана инсулиновая помпа — высокотехнологичное устройство, которое обеспечивает непрерывную подачу инсулина. Инъекция делается один раз в момент установки прибора: подкожно вводится канюля (медицинская трубочка), через которую из специального резервуара поступает инсулин. Его дозировку пациент настраивает сам под свои нужды.

Плюс умного устройства одновременно является и его минусом: пациенту придется вникать в технические детали использования помпы и, опять же, тщательно считать дозу. Кроме того, резервуар для препарата требуется регулярно пополнять.

Устройств, которые синтезировали бы инсулин и не требовали перезарядки, разработать пока не удалось. Исследователи продолжают искать оптимальные способы введения гормона. В идеале, конечно, лучше вообще ничего не колоть, а создать волшебное средство, которое позволит вылечить диабет раз и навсегда.

Далее — с пересадками 

Развитие трансплантологии сделало эти мечты чуть ближе. Еще в середине прошлого века исследователи предпринимали попытки пересадить бета-клетки поджелудочной железы, чтобы решить проблему выработки инсулина кардинально.

Единичные эксперименты на грызунах и приматах подтвердили, что трансплантация островковых клеток действительно может повернуть сахарный диабет вспять. В 2000 году ученые из Университета Альберты (Канада) во главе с Джеймсом Шапиро пересадили донорские бета-клетки восьми пациентам с сахарным диабетом первого типа — при этом типе заболевания происходит полная гибель бета-клеток, которые иммунитет воспринимает как чужеродные и уничтожает. Трансплантация позволила пациентам в течение пяти лет обходиться без введения инсулина извне. 

Успех этого исследования внушал оптимизм, но всё же широкого распространения трансплантация бета-клеток не получила. Рано или поздно иммунная система начинала отторгать чужой орган, бета-клетки переставали выполнять свою функцию и требовалась ретрансплантация. К тому же для извлечения этих клеток необходима донорская поджелудочная железа — причем не одна, а две-три. Донорских же органов в принципе не хватает.

Начать сначала 

Если нет возможности получить донорские клетки, можно попробовать вырастить собственные. В нашем организме есть удивительные плюрипотентные (или эмбриональные стволовые) клетки, которые дают начало практически всем будущим органам и тканям. Они образуются на самом раннем этапе развития эмбриона и какое-то время не имеют определенной специализации. Их отличительная особенность в том, что эти клетки способны бесконечно делиться и самообновляться, пока не включится программа по дифференциации их в специализированные типы соматических (взрослых) клеток. Собственно, на этом свойстве основана клеточная терапия: 

Применение плюрипотентных клеток создавало определенные этические сложности, поскольку получить их можно было лишь при гибели эмбриона. Но в 2004 году был разработан метод, которые позволял вернуть соматические клетки того или иного органа в «точку ноль»: превратить их обратно в эмбриональные. Благодаря манипуляциям с генами такие клетки не имели конкретной специализации и давали простор для исследований: их с нуля можно было запрограммировать на формирование любого органа или ткани — например, бета-клеток поджелудочной железы.

Клеточная подмена 

Именно этот подход и лег в основу технологии, которую использовали исследователи из Шанхайской больницы Чанчжэн. У пациента выделили мононуклеарные клетки периферической крови и, путем манипуляций с генами, преобразовали их в эмбриональные, чтобы затем воссоздать из них островковую ткань поджелудочной железы in vitro.

Полученный клеточный коктейль хирургическим путем ввели пациенту в печень: именно через нее в первую очередь проходит глюкоза, поступающая из пищи, — таким образом бета-клетки смогли дать быстрый ответ.

Сейчас его поджелудочная железа вырабатывает инсулин так, как это происходит в норме у здорового человека.

Иммунная система также не заметила подмены: для нее пересаженные клетки оказались своими, поэтому удалось избежать отторжения трансплантата. Впрочем, сами авторы исследования подчеркивают, что их метод актуален лишь для лечения сахарного диабета второго типа. При первом типе этот способ может не сработать, поскольку иммунная система может отторгнуть новые клетки.

Конечно, самый волнующий вопрос: насколько реальна такая технология для массового использования? Пока повезло лишь одному-единственному пациенту, который прошел экспериментальное лечение.

«На мой взгляд, это вполне реалистично и воспроизводимо, — считает эндокринолог Юрий Потешкин. — Мы видим, что пересаженные клетки могут вырабатывать инсулин, это открывает путь к дальнейшему совершенствования метода. Можно предположить, что однажды появятся «клеточные лаборатории». Только в отличие от обычных, в которых сейчас исследуется кровь и другой биоматериал, там будут анализировать клетки: у пациента будут брать эти клетки, проводить с ними манипуляции in vitro и возвращать их ему. Поскольку это собственные клетки пациента, проблем с точки зрения иммунитета не будет. В случае с донорскими клетками их можно было бы инкапсулировать в специальную мембрану, которая будет изолировать их от воздействия иммунной системы, но оставаться проницаемой для глюкозы. Возможно, такие разработки появятся…»