Трансплантация островковых клеток вместе с клетками кровеносных сосудов может успешно лечить диабет 1 типа

Использование в трансплантатах островков поджелудочной железы сконструированных человеческих клеток, образующих кровеносные сосуды, повысило выживаемость клеток, вырабатывающих инсулин, и способствовало излечению от диабета в доклиническом исследовании, проведенном под руководством ученых из Weill Cornell Medicine. Новый подход, который требует дальнейшей разработки и тестирования, может в будущем позволить гораздо шире использовать трансплантацию островков для лечения диабета.

Островок, расположенный в поджелудочной железе, представляет собой скопление инсулинсекретирующих и других клеток, окруженных крошечными специализированными кровеносными сосудами. При диабете первого типа, которым страдают около девяти миллионов человек во всем мире, инсулиновые клетки погибают в результате аутоиммунного процесса. Хотя трансплантация островков является многообещающим подходом к лечению таких случаев, единственный одобренный FDA метод на сегодняшний день имеет существенные ограничения.

В исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, ученые показали, что разработанные ими специальные клетки, образующие кровеносные сосуды, называемые «перепрограммированными сосудистыми эндотелиальными клетками» (R-VEC), могут преодолеть некоторые из этих ограничений, обеспечивая надежную поддержку островкам, что позволяет им выживать и надолго купировать диабет при трансплантации под кожу мышей.

«Эта работа закладывает основу для подкожной трансплантации островков как относительно безопасного и долговременного метода лечения диабета 1 типа», – говорит главный автор исследования доктор Ge Li (Гэ Ли), научный сотрудник постдокторантуры в лаборатории доктора Шахина Рафии.

Согласно утвержденному в настоящее время методу трансплантации островков, они вводятся в вену в печени. Эта инвазивная процедура требует длительного приема иммуносупрессивных препаратов для предотвращения отторжения островков, предполагает относительно неконтролируемое рассеивание островков и обычно теряет эффективность в течение нескольких лет, вероятно, отчасти из-за отсутствия надлежащих поддерживающих клеток.

В идеале ученым нужен метод, позволяющий имплантировать островки в более контролируемое и доступное место, например под кожу, и позволяющий пересаженной ткани выживать неограниченное время. Исследователи также надеются в конечном итоге обойти проблему иммунного отторжения, используя островки и эндотелиальные клетки, полученные из собственных клеток пациентов или сконструированные таким образом, чтобы быть невидимыми для иммунной системы.

В новом исследовании ученые продемонстрировали возможность долгосрочной подкожной трансплантации островков с использованием R-VEC в качестве важнейших клеток поддержки. «Мы показали, что васкуляризированные человеческие островки, имплантированные в подкожную клетчатку мышей с иммунодефицитом, быстро подключаются к кровообращению хозяина, обеспечивая немедленное питание и кислород, тем самым повышая выживаемость и функциональность уязвимых островков», – говорит доктор Rafii (Рафий).

Действительно, полученные из клеток пупочной вены человека, R-VEC относительно долговечны при трансплантации – в отличие от хрупких эндотелиальных клеток, содержащихся в островках, – и разработаны таким образом, чтобы хорошо адаптироваться, поддерживая любой специфический тип ткани, окружающий их.

Примечательно, что при совместной трансплантации с островками ученые обнаружили, что R-VEC действительно адаптируются, поддерживая островки богатой сеткой новых сосудов и даже приобретая «подпись» генной активности естественных островковых эндотелиальных клеток.

Значительное большинство мышей с диабетом, которым были пересажены островки плюс R-VEC, восстановили нормальную массу тела и демонстрировали нормальный контроль уровня глюкозы в крови даже через 20 недель – срок, который для данной мышиной модели диабета свидетельствует об эффективном постоянном приживлении островков. У мышей, получивших островки, но не получивших R-VEC, дела обстояли гораздо хуже.

В своем исследовании команда показала, что комбинация островковых клеток и R-VEC также может успешно расти в небольших «микрофлюидных» устройствах, которые можно использовать для быстрого тестирования потенциальных лекарств от диабета.

В конечном счете, потенциал хирургической имплантации этих васкуляризированных островков должен быть изучен на предмет их безопасности и эффективности на крупных животных моделях.