Из клеток кожи получены функциональные инсулин-продуцирующие клетки поджелудочной железы человека

Исследователи из Института Глэдстона (Gladstone Institutes, США) и Калифорнийского Университета Сан-Франциско (University of California, San Francisco, UCSF) (США) успешно превратили клетки кожи в полностью функциональные клетки поджелудочной железы. Новые клетки вырабатывали инсулин в ответ на изменение уровня сахара, а при пересадке мышам с моделью сахарного диабета защищали животных от развития заболевания.

Результаты нового исследования, опубликованные в Nature Communications, являются значительным шагом вперед в технологии клеточного репрограммирования, которая поможет ученым эффективно увеличить синтез клеток поджелудочной железы и контролируемо и поэтапно создавать триллионы необходимых клеток. Это достижение открывает новые возможности для моделирования заболеваний и скрининга препаратов и приближает персонализированную клеточную терапию к пациентам, страдающим диабетом.

«Наша работа впервые продемонстрировала, что клетки кожи человека могут использоваться для эффективного и быстрого создания функциональных клеток поджелудочной железы, ведущих себя подобно бета-клеткам человека, – говорит Маттиас Хеброк (Matthias Hebrok), доктор философии, директор Цента Диабета UCSF (Diabetes Center at UCSF) и один из главных авторов исследования, – Это достижение дает возможность анализировать свойства пациент-специфических бета-клеток и оптимизировать методы клеточной терапии».

В ходе работы ученые впервые использовали фармацевтические соединения и генетические конструкции для репрограммирования клеток кожи в энтодермальные зародышевые клетки – клетки раннего эмбрионального развития, уже направленные на один из возможных путей созревания. Благодаря этому методу клеткам не приходится проходить весь путь обратно до плюрипотентного состояния, что означает более быстрое превращение в клетки поджелудочной железы. Исследователи использовали сходную процедуру и ранее для получения клеток сердца, головного мозга и печени.

После введения еще четырех соединений, энтодермальные клетки стали быстро делиться, позволив достичь увеличения численности в триллион раз. Особенно важно, что клетки не проявляли никаких признаков формирования опухоли и оставались идентичными ранним органоспецифичным клеткам.

Затем исследователи провели эти энтодермальные клетки еще через два этапа: сначала до клеток-предшественниц поджелудочной железы, а затем до полностью функциональных бета-клеток. Полученные клетки защищали мышей с моделью сахарного диабета от развития заболевания, обладая критически важной способностью вырабатывать инсулин в ответ на изменение уровня сахара.

«Настоящее исследование является первой успешной попыткой создания человеческих инсулин-продуцирующих бета-клеток поджелудочной железы с помощью метода прямого клеточного репрограммирования, – говорит первый автор публикации Саийон Жу (Saiyong Zhu), доктор философии, научный сотрудник Института Сердечно-сосудистых заболеваний Глэдстона (Gladstone Institute of Cardiovascular Disease) при UCSF, - Последний шаг был самым уникальным и сложным, поскольку у используемых молекул ранее не была описана способность приводить репрограммированные клетки к финальной стадии функциональных клеток поджелудочной железы в культуре».

«Этот новый образец клеточного репрограммирования и экспансии является более сбалансированным и варьируемым, чем предыдущие методы, – говорит Шен Дин (Sheng Ding), доктор философии, старший исследователь Центра Стволовых Клеток Родденберри (Roddenberry Stem Cell Center) Института Глэдстона, один из ведущих авторов исследования, – Применяя такой подход, синтез клеток можно значительно увеличить, продолжая поддерживать контроль качества на множестве стадий. Эта разработка дает возможность более масштабной регуляции процесса производства новых клеток. Теперь мы можем создавать действительно неограниченные количества пациентспецифических инсулин-продуцирующих клеток поджелудочной железы».

Функционирующие клетки поджелудочной железы человека после трансплантации мыши (фото: Saiyong Zhu)

По материалам Gladstone Institutes

Оригинальная статья:
Saiyong Zhu, Holger A. Russ, Xiaojing Wang, Mingliang Zhang, Tianhua Ma, Tao Xu, Shibing Tang, Matthias Hebrok, Sheng Ding. Human pancreatic beta-like cells converted from fibroblasts. Nature Communications, 2016; 7: 10080 DOI: 10.1038/ncomms10080