Исследователи из Гарвардского университета поставили под сомнение реальность одного из обсуждающихся в научной литературе путей к радикальному излечению инсулинозависимого диабета. Одновременно они выявили другую возможность борьбы с этой болезнью, которая может оказаться вполне осуществимой. Редакция лондонского еженедельника Nature сочла эти результаты настолько важными, что посвятила им обложку последнего номера.
Сахарный диабет - болезнь, к сожалению, слишком известная, чтобы нуждаться в подробном описании. Ее основной симптом - патологическое повышение концентрации глюкозы в плазме крови. Такое повышение обусловлено абсолютным или относительным дефицитом инсулина, который контролирует количество и скорость поступления сахара из крови в другие клетки организма. Диабет первого типа - это аутоиммунное заболевание, приводящее к гибели бета-клеток поджелудочной железы, которые специализируются на синтезе этого жизненно важного гормона. В результате у жертв этой болезни вырабатывается слишком мало инсулина или же он не вырабатывается вообще, поэтому единственное спасение для них - гормональные инъекции (поэтому эту разновидность диабета и называют инсулинозависимой). Диабет второго рода вызван нарушением секреции инсулина или понижением чувствительности к нему клеток организма, хотя в поджелудочной железе гормон вырабатывается в достаточных количествах и подчас даже в избытке. Легкие формы диабета второго типа хорошо лечатся с помощью упражнений и диеты, в более серьезных случаях больным назначают сахароснижающие лекарства, а в самых тяжелых - и уколы инсулиновых препаратов. Инсулинозависимым диабетом страдает лишь 10 процентов больных, причем почти всегда он начинает развиваться в молодости или даже в детстве.
Ученые и врачи уже давно ищут новые подходы к лечению сахарной болезни. Поскольку при диабете первого типа гибнут инсулинопроизводящие клетки, естественной стратегией лечения представляется пересадка таких клеток, взятых от здоровых доноров (естественно, после их кончины). На животных подобные эксперименты начали проводить свыше тридцати лет назад, а затем такую пересадку начали отрабатывать и в ходе клинических испытаний. На сегодняшний день наиболее успешным считается метод имплантации бета-клеток, разработанный в университете канадской провинции Альберта. Он применяется с 1999 года, но до сих пор считается экспериментальным. Накопленный к настоящему времени клинический опыт позволяет утверждать, что вероятность полного отказа от инсулиновых инъекций после одной, двух или трех подсадок бета-клеток превышает 60 процентов.
Однако даже если эффективность этого метода полностью подтвердится, вряд ли можно рассчитывать на его массовое применение. Причин здесь много, и первая из них - очевидная нехватка донорских тканей. Многие специалисты рассчитывают решить эту проблему с помощью пересадки бета-клеток свиней, чей инсулин по составу близок к человеческому. Однако для этого надо прежде всего научиться защищать такие ксенотранспланты от разрушения клетками человеческой иммунной системы, что в принципе возможно, но технически очень непросто. В Соединенных Штатах и Японии ведутся работы по генетической модификации клеток печеночной ткани, благодаря которой те обретают способность производить инсулин, однако эти исследования пока не вышли за рамки лабораторных экспериментов.
А что можно сказать об использовании стволовых клеток, в которых многие видят самое мощное (по крайней мере, в теории) оружие медицины? Поскольку стволовые клетки в принципе могут давать начало самым различным специализированным тканям, то почему бы им не превращаться и в работоспособные бета-клетки, приходящие на смену погибшим? Такие опыты тоже проводились, и даже не без успеха. Например, еще в прошлом году сотрудники медицинского факультета Нью-Йоркского университета экспериментально доказали, что кроветворные стволовые клетки костного мозга можно заставить мигрировать в поджелудочную железу, где они частично превращаются в инсулиновые микрофабрики. Беда только в том, что степень конвертируемости этих клеток очень невелика, так что терапевтических перспектив такая подсадка пока не имеет.
Но есть еще одна возможность, которую и решили проверить гарвардские ученые, работающие под руководством Дугласа Мелтона. Хорошо известно, что у здоровых людей инсулинопроизводящие клетки не теряют способности к обновлению даже в весьма солидном возрасте. Результаты нескольких недавних экспериментов позволяли предположить, что в поджелудочной железе скрыты стволовые клетки, которые и дают начало новым поколениям бета-клеток. Такое допущение казалось совершенно естественным - в конце концов, именно таким путем обновляются отмирающие клетки крови, кожи и кишечного эпителия.
Теперь эта гипотеза проверена и, судя по всему, опровергнута. Мелтон и его коллеги сконструировали особую линию генноинженерных мышей с маркированными бета-клетками. Такая маркировка достигалась посредством специально встроенных генов, которые включались под действием противоракового препарата тамоксифена. С помощью этой техники экспериментаторы проследили судьбу нескольких поколений бета-клеток в тканях поджелудочной железы взрослых мышей и убедились, что все они содержали маркирующие гены. Тот же самый результат имел место и в том случае, когда у мышей удалили часть поджелудочной железы, в результате чего ее ткань стала регенерировать. В итоге гарвардские ученые пришли к выводу, что новые поколения бета-клеток возникают в ходе деления своих прямых предшественников, а не рождаются из дремлющих стволовых клеток.
Что же несет этот результат больным диабетом, кроме разочарования? Как подчеркнул доктор Мелтон, новый эксперимент показал, что бета-клетки обладают весьма высокой способностью к самовоспроизведению, которая может быть использована для лечения сахарной болезни. Дело в том, что у большинства больных диабетом первого рода некоторые бета-клетки все же выдерживают атаку иммунной системы, хотя их доля не доходит и до десяти процентов. Если бы удалось стимулировать деление таких клеток, они могли бы заменить своих погибших соседей и обеспечить более или менее нормальное производство инсулина. До сих пор о такой возможности никто особо не думал, но теперь, по всей вероятности, начнутся поиски и в этом направлении.
Источник:
Yuval Dor, Juliana Brown, Olga I. Martinez & Douglas A. Melton
Adult pancreatic beta-cells are formed by self-duplication rather than stem-cell differentiation
Nature 429, 41 - 46 (06 May 2004)
