Вчені з Швейцарської вищої технічної школи Цюріха (Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, ETH Zürich) за допомогою генетичного репрограмування стовбурових клітин жирової тканини отримали бета-клітини, практично ідентичні натуральним. Дане дослідження може стати одним з найважливіших кроків у персоналізованому лікуванні діабету. Результати роботи опубліковані 11 квітня 2016 року в Nature Communications.
Група вчених під керівництвом Мартіна Фассенеггера (Martin Fussenegger), професора біотехнології і біоінженерії кафедри біосистем науки і техніки ETH Цюріха в Базелі, провела експеримент, який до сьогоднішнього дня не вдавався нікому з фахівців: вони витягли стовбурні клітини з жирової тканини 50-річного піддослідного і перепрограмували їх для диференціювання в функціональні бета-клітини.
У присутності глюкози бета-клітини, отримані завдяки штучно створеній «генетичній програмі», продукують гормон інсулін так само, як і натуральні клітини підшлункової залози.
Дослідники з Базеля змінили стовбурові клітини з допомогою дуже складної штучно створеної генетичної схеми – «генетичного програмного забезпечення», яка була розроблена для відтворення ключових чинників зростання, що беруть участь в процесі дозрівання клітин.
Ключову роль в даному процесі відіграють фактори росту Ngn3, Pdx1 і MAFA. Концентрація даних факторів змінюється протягом всього процесу диференціювання.
Наприклад, MAFA відсутній на самому початку дозрівання, а з’являється лише на четвертий день, на кінцевій стадії, причому його концентрація різко зростає і залишається на високому рівні.
Зміни концентрації Ngn3 і Pdx1 відбувається за досить складною схемою: в той час як концентрація Ngn3 зростає, а потім знову падає, рівень Pdx1 збільшується на початку і в кінці дозрівання.
Фассенеггер підкреслює, що вкрай важливо відтворення цих природних процесів якомога точніше для виробництва функціональних бета-клітин. «Синхронізація в часі і кількість даних чинників зростання відіграє надзвичайно важливу роль».
Фассенеггер вважає справжнім проривом те, що штучно створена генна схема була успішно використана в генетичному репрограмуванні для отримання бета-клітин. До теперішнього часу вчені контролювали такі процеси диференціювання стовбурових клітин, додаючи ззовні різні хімічні речовини і білки в лабораторних умовах.
«Складність полягає не тільки в тому, щоб додати необхідну кількість компонентів в потрібний час, але і в неефективності такого методу і неможливості його відтворення у великих масштабах», – каже Фассенеггер. На відміну від цього, новий метод дозволяє трансформувати в бета-клітини три з чотирьох стовбурових клітин жирової тканини.
Отримувані бета-клітини не тільки дуже схожі на їх природні аналоги – обидва види містять секреторні гранули, що зберігають інсулін. Штучні бета-клітини також функціонально дуже схожі з природними.
«В даний час вони продукують не так багато інсуліну, як натуральні бета-клітини», – визнає Фассенеггер. Однак основним досягненням вчених є те, що їм вперше вдалося відтворити всю послідовність природного процесу диференціювання стовбурових клітин в бета-клітини.
У майбутньому нова методика швейцарських дослідників може дозволити трансплантацію нових функціональних бета-клітин хворим на цукровий діабет з власної жирової тканини.
Попередні трансплантації бета-клітин завжди вимагали придушення імунної системи реципієнта, як і при будь-якій трансплантації органів або тканин донорів.
