Человеческая поджелудочная железа обычно содержит примерно миллиард бета-клеток, которые вырабатывают инсулин. У людей с диабетом эти клетки либо отсутствуют, либо работают неправильно, поэтому учёные ищут способы восполнить их количество для долгосрочного лечения или даже полного избавления от болезни. Недавно группа исследователей приблизилась к этой цели, изменив генетически другой тип клеток поджелудочной железы так, чтобы они производили и выделяли инсулин в ответ на высокий уровень сахара в крови.
Учёные работали с протоковыми клетками, которые, как показали предыдущие исследования, иногда сами превращаются в бета-клетки. Это редкое явление для клеток взрослого организма, которые обычно прочно сохраняют свою специализацию, и оно подсказало специалистам, что именно эти клетки стоит взять за основу. Ранее учёные не знали, какие гены запускают такое превращение, рассказал Цзянь Ли, постдокторант Гарвардской медицинской школы, руководивший исследованием, опубликованным в Science Translational Medicine.
Исследователи применили метод генетического скрининга, при котором по всему геному разрывают небольшие участки ДНК, чтобы выяснить, какие из них важны для определённого биологического процесса. Это можно сравнить с тем, как если бы из двигателя автомобиля по очереди вынимали детали без схемы и смотрели, что ломается, чтобы понять, какие компоненты отвечают за подачу топлива или управление. В ходе этой работы учёные обнаружили, что удаление гена ALDH3B2 заставляет протоковые клетки превращаться в бета-подобные с большей частотой. Без генетического изменения в такое состояние спонтанно переходило менее 1 процента протоковых клеток, а при отключении ALDH3B2 эта доля выросла примерно до 8,5 процента.
Первые эксперименты проводились на человеческих клетках в лабораторной посуде, которые затем пересадили мышам с диабетом. В организме животных начал циркулировать человеческий инсулин, а уровень глюкозы у них снизился почти до нормы. Этот эффект сохранялся в течение шести недель.
Наука и раньше изучала генную терапию диабета в надежде обеспечить долгосрочное облегчение. Например, в этом году стартовало клиническое испытание, в котором мышечные клетки получают генетическую инструкцию производить инсулин. Другие новые методы лечения предполагают создание новых инсулин-продуцирующих клеток в лаборатории с последующей их пересадкой пациенту. Однако это связано с рисками, в частности с активацией иммунной системы. Новое исследование указывает на другую возможность: использовать уже существующие в поджелудочной железе клетки и заставить их изменить функцию, отключив некоторые генетические переключатели, поддерживающие их специализацию.
У этого метода тоже есть свои препятствия, одно из самых важных — гарантировать, что редактируются только целевые клетки. Ген ALDH3B2 используется многими клетками организма, не только в поджелудочной железе, поэтому точность важна, чтобы избежать непредвиденных осложнений. Остаётся и главный вопрос: как именно этот ген участвует в превращении протоковых клеток в бета-клетки? «Это то, что нам нужно сначала проверить», — сказал Ли. Затем, по его словам, «следующий шаг — либо генная терапия, либо поиск специфических малых молекул для подавления этого гена, чтобы посмотреть, сможем ли мы добиться похожего или даже лучшего эффекта». Даже частичное улучшение может кардинально изменить жизнь примерно 830 миллионов человек с диабетом во всём мире, включая многих, кто ежегодно умирает от связанных с ним осложнений.