Трансплантация островковых клеток, экспериментальная процедура по удалению поджелудочной железы, может избавить некоторых диабетиков от необходимости делать инъекции инсулина, но это непросто, поэтому в настоящее время изучаются другие методы замены островковых клеток.
Островки Лангерганса, или «островковые бета-клетки» (как их чаще называют), являются естественным резервуаром инсулин-продуцирующих клеток в организме.
Именно эти клетки разрушаются или сильно повреждаются при диабете 1 типа и отсутствуют в некоторых случаях диабета 2 типа. Лишенные естественного источника инсулина, гормона, контролирующего уровень сахара в крови, люди с диабетом 1 типа должны ежедневно делать инъекции инсулина.
Однако в течение последнего десятилетия исследователи изучали и оттачивали методы поиска замещающих островковых клеток с целью восстановления естественной выработки и высвобождения инсулина и избавления людей с диабетом 1 типа от необходимости делать инъекции инсулина. Это лечение, как правило, менее эффективно у пациентов с диабетом 2 типа, вызванным другим процессом заболевания.
Проверенным методом трансплантации островковых клеток является трансплантация поджелудочной железы — большой железы, расположенной в задней части желудка, где собираются бета-клетки поджелудочной железы. Исследования показали, что за период не менее пяти лет около половины пациентов избавились от необходимости делать инъекции инсулина благодаря трансплантации поджелудочной железы.
Однако из-за рисков трансплантации и необходимости приема антирецидивных препаратов после пересадки эта процедура в первую очередь подходит пациентам, которым пересадили почку из-за болезни почек в конечной стадии. По данным Американской диабетической ассоциации (ADA), одновременная трансплантация почки и поджелудочной железы у отобранных пациентов не повышает риск, может улучшить выживаемость пересаженной почки и восстановить нормальный гликемический контроль.
Однако в Руководстве по диабету ADA также говорится, что трансплантация поджелудочной железы лишь частично помогла обратить вспять некоторые из серьезных долгосрочных побочных эффектов диабета. Трансплантация поджелудочной железы действительно устраняет проблемы с почками и необходимость в ежедневных, а иногда и многократных инъекциях инсулина, но такие хронические заболевания, как болезни глаз и неврологические отклонения, остаются проблемой для этих пациентов, перенесших трансплантацию.
Трансплантация островковых клеток
Трансплантация островковых клеток является минимально инвазивной альтернативой трансплантации поджелудочной железы. В этой экспериментальной процедуре островковые β-клетки идентифицируются, изолируются и удаляются из донорской поджелудочной железы, а затем вводятся в главную вену, соединенную с печенью. После инъекции островковые клетки попадают в микрососуды, где их окружает и обездвиживает ткань печени. Таким образом, клетки контролируют выработку и секрецию инсулина, фактически превращая печень в замену поджелудочной железы.
Проблема такого подхода заключается в том, что островковые бета-клетки человека редки и их трудно обнаружить, ведь они составляют всего 1% всех клеток поджелудочной железы (большинство остальных клеток вырабатывают и выделяют ферменты, способствующие пищеварению). Кроме того, некоторые островковые клетки неизбежно разрушаются в процессе иссечения, говорит один из исследователей диабета.
«Разрезать поджелудочную железу, выделить клетки и затем пересадить их в один день — это очень сложно, особенно если учесть, что вы можете потратить целый день, пытаясь выделить клетки, но в итоге не получить их достаточное количество». говорит доктор Эммануэль Опара, доцент кафедры экспериментальной хирургии и доцент кафедры клеточной биологии Медицинского центра Университета Дьюка в Дареме, Северная Каролина, США.
Опара и его коллеги ищут альтернативы человеческим островковым клеткам, включая использование островков, взятых из поджелудочной железы свиней. Хотя использование органов животных в организме человека является спорным, инсулин, полученный из свиной и бычьей поджелудочной железы, используется с начала 1920-х годов, когда началось коммерческое производство инсулина; использование человеческого инсулина появилось относительно недавно.
Клетки свиных островков по своей природе и функциям очень похожи на человеческие, но поскольку они животного происхождения, иммунная система пациента считает их чужеродными захватчиками, у которой есть специализированные клетки, чтобы выследить, пометить и убить их.
Для решения этой проблемы Опара и его коллеги из Университета Дьюка разработали специальную сферу доставки, состоящую из сложного углевода под названием альгинат. Эти сферы окружают, или «обволакивают», островковые клетки, и, как сообщается, они достаточно пористые, чтобы позволить сахару в крови проникать внутрь, а инсулину — выходить наружу, защищая при этом островковые клетки от иммунной системы. Эти сферы напоминают боевые укрепления, которые использовались лучниками для защиты древних замков.
Исследователи из Университета Дьюка также работают над методом замораживания островковых клеток. «Одна из вещей, которыми я занимаюсь, — это поиск способов хранения этих клеток в жизнеспособном состоянии. Таким образом, когда возникнет необходимость, это будет похоже на поход к врачу и получение рецепта (на островковые клетки), а затем поход в аптеку и получение лекарства». Опара описывает.
Помимо создания резервных механизмов островковых клеток, преимущество этой технологии заключается в том, что она снижает агрессивность этих клеток по отношению к иммунной системе, поэтому они могут дольше выживать при пересадке больным диабетом 1 типа, говорит Опара.
Островковые дольки, вирусы и стволовые клетки
Другие команды работают над созданием листа островковых клеток, окруженного пористым пластиком, — синтетического листа, который теоретически может служить биоискусственной поджелудочной железой. Другие исследователи проводят эксперименты с вирусами, пытаясь сделать иммунную систему более восприимчивой к трансплантации островковых бета-клеток в виде биологической «маскировки».
Как сообщал WebMD в 2001 году, исследователи из Национального института здоровья работают над разработкой нового способа восстановления выработки инсулина путем индуцирования эмбриональных стволовых клеток в островковые бета-клетки — особые клетки, вырабатывающие инсулин. Если эта методика сработает на людях, сообщают исследователи в выпуске журнала Science от 26 апреля 2004 года, это может означать большой прорыв в лечении диабета и даже заменить инъекции инсулина.
Но поскольку новые клетки, вырабатывающие инсулин, получены из неспециализированного типа клеток, встречающихся только на ранней стадии развития эмбриона, они столкнутся с сильной политической и религиозной оппозицией против использования эмбриональных клеток человека для медицинских исследований в лечении заболеваний человека.