25-летняя китаянка из города Тяньцзинь, пожелавшая остаться анонимной, рассказала корреспонденту престижного научного журнала Nature, как она счастлива. Наконец-то ей позволено наслаждаться вкусной пищей и при этом не зависеть от ежедневных инъекций инсулина. «Теперь мне можно есть даже сахар!» – говорит она.
Это поистине чудесное излечение произошло благодаря трансплантации в абдоминальную область ее собственных клеток, перепрограммированных сначала в плюрипотентные стволовые клетки, а затем в островковые клетки, производящие инсулин.
Доктор Джеймс Шапиро, хирург-трансплантолог и исследователь Университета Альберты в Эдмонтоне (Канада), сам не ожидал такого поразительного результата. «Операция обратила вспять диабет у пациентки, которой до этого требовалось весьма значительное количество инсулина, чтобы чувствовать себя нормально», – говорит он.
Еще одна группа исследователей из Шанхая провела весьма успешную трансплантацию островковых клеток в печень 59-летнего мужчины. Он страдал от диабета второго типа. Островковые клетки также были получены в результате перепрограммирования его собственных клеток. Как и молодая женщина в предыдущем случае, мужчина теперь может обходиться без инсулина.
Врачи и ученые всего мира считают это достижение прорывным сразу в двух сферах медицины: в эндокринологии, так как оно знаменует важный шаг в борьбе с диабетом, и в области развития клеточной терапии, которую эксперты считают медициной будущего и прогнозируют вытеснение фармакологических препаратов живыми клетками, претерпевшими модификации и устраняющими проблему без сопутствующих лекарствам вредных эффектов.
С диабетом живется несладко
Диабет первого типа называют инсулинозависимым. Он вызван снижением продукции гормона инсулина бета-клетками поджелудочной железы – они составляют 60–80% островков – а потому больным приходится постоянно делать инъекции инсулина, а его отсутствие может привести к диабетической коме и даже смерти.
Для больных диабетом характерны также резкие пики и падения уровня глюкозы в крови, и чтобы избежать их, такие пациенты пользуются глюкометрами для измерения этих уровней и своевременного приема препаратов.
Диабет второго типа развивается вследствие инсулинорезистентности, то есть нарушения метаболического ответа на инсулин. В течение длительного времени поджелудочная железа исправно производит гормон, но клетки организма не могут утилизировать его.
Получая ложный сигнал о нехватке инсулина, клетки поджелудочной железы вырабатывают еще больше гормона. Постепенно они истощаются и уже не могут производить достаточного количества инсулина, уровень глюкозы в крови повышается и развивается хроническая гипергликемия, которая тоже начинает требовать инсулина и других препаратов.
Жизнь больного диабетом сопряжена с неудобствами и постоянным нервным напряжением: не пропустить укол, не забыть измерить сахар в крови, принять дополнительные препараты, всегда иметь при себе дозу на всякий случай.
По данным Всемирной организации здравоохранения, на планете сегодня порядка полумиллиарда человек страдает сахарным диабетом, и показатели заболеваемости неуклонно растут от десятилетия к десятилетию, поэтому эксперты говорят о своеобразной эпидемии диабета. Он к тому же является одной из 10 ведущих причин смертности и нетрудоспособности: порядка 1,5 миллиона смертей в год имеют своей причиной именно это заболевание. Все это объясняет, почему в этой области сосредоточено так много усилий и ресурсов научного и медицинского сообществ.
Это будет настоящим чудом
Ранее уже проводились исследования по трансплантации островков пациентам с диабетом первого и второго типа, однако клетки эти были получены от доноров. Такой вариант, однако, связан с двумя проблемами. Во-первых, трудно найти доноров в таком количестве, которое было бы адекватно все растущей потребности, во-вторых, при трансплантации от стороннего донора может возникнуть эффект отторжения.
Иммунная система пациента распознает чужеродные клетки и атакует их. Чтобы предотвратить данный эффект, пациенту приходится постоянно принимать препараты, подавляющие активность иммунной системы, и он становится очень уязвимым к различным патогенам. Собственные же перепрограммированные клетки такой реакции вызвать не должны.
Стволовые клетки можно использовать для выращивания любой ткани организма в лабораторных условиях. Это означает, что у врачей есть неиссякаемый источник панкреатической ткани.
В самом первом эксперименте такого типа биолог Пекинского университета Ден Хункуй и его коллеги взяли клетки у трех человек с диабетом первого типа и перепрограммировали их в плюрипотентные стволовые клетки. Плюрипотентными эти клетки называют потому, что они обладают потенциалом превратиться в клетки любой ткани организма.
Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки могут быть получены из клеток самых разных тканей путем искусственной манипуляции с определенными генами. Индуцированные плюрипотентные клетки могут использоваться для создания тканей и фрагментов органов в условиях лаборатории. Они могут быть получены от конкретного пациента в любой период его жизни и могут применяться для создания трансплантатов хрящевой ткани, кровеносных сосудов, трахеи, кишечника и других тканей.
Ученые создали 3D-кластеры островковых клеток, после чего проверили их безопасность и эффективность сначала у мышей, а затем у приматов.
В июне 2023 года во время операции, которая длилась меньше получаса, они ввели примерно по 1,5 миллиона этих клеток в абдоминальную мышцу трем пациентам (наша знакомая китаянка стала одной из них). Ранее подобные трансплантаты вводили в печень, но там за ними практически невозможно наблюдать. Помещая островковые клетки в абдоминальную мышцу, ученые создают возможность наблюдать активность клеток с помощью магнитно-резонансной томографии, а кроме того, если что-то пойдет не так, их можно будет легко устранить.
Через два с половиной месяца 25-летняя пациентка производила инсулин в достаточном количестве и инъекции ей больше не требовались, а через год она перестала испытывать опасные пики и провалы уровней глюкозы в крови. Необходимый уровень оставался стабильным 98% времени в течение суток.
«Это поистине замечательно. Если такой метод можно будет применять к другим пациентам, это будет настоящим чудом», – говорит Дайсуке Ябэ, эндокринолог-исследователь из Университета Киото.
Результаты двух других пациентов также очень позитивные, и в ноябре 2024 года они достигнут годовой отметки, после чего исследователи собираются расширить испытания и провести подобную трансплантацию еще 10 или 20 пациентам.
Пока что, однако, они не торопятся объявлять о полном выздоровлении первой пациентки: об этом можно будет говорить, если сегодняшние результаты сохранятся в течение пяти лет, говорят исследователи.
Узкие места
Есть, впрочем, некоторые вопросы, ответы на которые ученые пока не получили.
Прежде всего, это вопрос о возможном отторжении трансплантата.
Как уже говорилось, иммунная система не должна атаковать собственные клетки. Проблема, однако, в том, что диабет – это аутоиммунное заболевание, поэтому нет гарантии, что новые клетки не подвергнутся атаке.
Молодая пациентка пока что свободна от аутоиммунной реакции, но она принимает препараты, подавляющие иммунитет, так как до трансплантации собственных клеток она перенесла трансплантацию донорских клеток в печень и врачи должны были предупредить отторжение.
Поскольку у пациентов с диабетом первого типа все же остается риск отторжения, ученые работают над тем, чтобы произвести такие клетки, которые смогут «спрятаться» от атаки иммунитета.
Есть и другие проблемы.
Как говорит доктор Ден, процедура получения и пересадки новых островковых клеток достаточно сложна для масштабирования и пока что ее нельзя коммерциализировать. Скорее всего, со временем эту проблему можно будет решить, но такая терапия будет очень дорогой, и уже сейчас необходимо думать о том, как сделать ее доступной огромному большинству больных диабетом.
Одновременно фармацевтические компании продолжают испытания донорских клеток в тех же целях. Предварительные результаты такого испытания сообщила в июне 2023 года бостонская компания Vertex Pharmaceuticals.
12 пациентов с диабетом первого типа получили островковые клетки из донорских стволовых клеток. Они были трансплантированы им в печень. Через три месяца все пациенты начали производить собственный инсулин и некоторые из них больше не нуждаются в инъекциях, но принимают иммуносупрессанты.
В прошлом году Vertex запустила еще одно исследование, в котором островковые клетки из донорских стволовых клеток при помощи довольно сложной техники были обработаны таким образом, что им удавалось защититься от атаки иммунной системы. Их получил один из пациентов с диабетом первого типа, который не принимает препаратов, подавляющих иммунитет.
Как говорит доктор Шапиро, который также участвует в этом эксперименте, рапортовать о результатах пока рано, но весьма вероятно, что в скором будущем в таком испытании примут участие еще 17 человек.
Японские ученые планируют провести свое испытание также с донорскими плюрипотентными стволовыми клетками. Участники получат трансплантаты, которые будут размещены в абдоминальной ткани, при этом они будут принимать иммуносупрессанты. Первый из участников получит трансплантат в начале 2025 года.
Коллажи Дмитрия ПЕТРОВА
