Terapi Sel untuk Diabetes: Penemuan Baru - Harapan Baru

Terapi Sel untuk Diabetes: Penemuan Baru – Harapan Baru

Suren Zakian, Sergey Medvedev
"Tangan Pertama Sains" №1 (61), 2015

Mengenai pengarang

Suren Minasovich Zakian – Doktor Sains Biologi, Profesor, Ketua Makmal Epigenetik Pembangunan Institut Cytology dan Genetika, Cawangan Siberian Akademi Sains Rusia, Ketua Makmal Perubatan Molekul dan Selular dari Institut Penyelidikan Novosibirsk Patologi Patologi yang dinamakan selepas Ahli Akademik E.N. Meshalkin, Ketua Laboratorium Sel Stem Institut Biologi Kimia dan Perubatan Asas Cawangan Siberia dari Akademi Sains Rusia. Penulis dan pengarang bersama 215 kertas saintifik, 5 paten dan 3 monograf.

Sergey Petrovich Medvedev – Calon Sains Biologi, Penyelidik Kanan Institut Cytology dan Genetik Cawangan Siberia Akademi Sains Rusia dan Institut Biologi Kimia dan Perubatan Asas Cawangan Siberia Akademi Sains Rusia (Novosibirsk), Penyelidik Utama Institut Penyelidikan Novosibirsk untuk Sirkulasi Patologi yang dinamai Ahli akademik E.N. Meshalkin. Pengarang dan penulis bersama 14 kertas saintifik.

Dalam kerja-kerja yang jatuh pada tahun 2014 dalam penemuan majalah ini Sains, saintis telah dapat memajukan perkembangan terapi alternatif untuk diabetes mellitus jenis 1, intinya adalah untuk memindahkan pesakit dengan sel beta yang dipanggil pankreas,insulin penghasil hormon. Sehingga kini, sel-sel tersebut telah diperoleh dari tisu-tisu embrio atau diambil dari penderma selepas kematian. Walau bagaimanapun, kegunaan mereka menghadapi beberapa masalah, dari ketidakcekalan tisu kepada etika. Cara yang dicadangkan oleh para saintis adalah pemindahan sel beta matang yang diperolehi di makmal dari sel-sel yang tidak dapat dibezakan dari pesakit sendiri atau sel-sel somatik yang normal dengan memperbaharuinya. Untuk penggunaan teknologi ini yang meluas, adalah perlu untuk menyelesaikan masalah perlindungan rasuah, kerana diabetes jenis 1 adalah penyakit autoimun, dan sel beta baru juga akan terdedah kepada serangan sistem imun.

Diabetes mellitus adalah penyakit endokrin yang paling biasa di dunia: menurut Persekutuan Diabetes Antarabangsa, lebih daripada 300 juta orang menderita. Penyakit ini tidak melepasi keluarga Douglas Melton, ketua salah satu kumpulan penyelidikan yang terlibat dalam pembangunan terapi selular untuk diabetes. Kerja mereka dimasukkan dalam senarai pencapaian saintifik paling cemerlang pada tahun 2014 mengikut jurnal. Sains.

Diabetes mellitus, penyakit yang dicirikan oleh peningkatan berterusan dalam kepekatan glukosa dalam darah, kini merupakan salah satu daripada tiga jenis penyakit yang paling biasa.Diabetis jenis 2, sel-sel beta dari pulau-pulau kecil Langerhans dalam pankreas menghasilkan insulin hormon peptida, yang mengawal glukosa darah, tetapi tisu badan kehilangan kepekaan kepadanya. Ini yang paling umum (sehingga 80-90% daripada kes) jenis diabetes mellitus, yang juga dikenali sebagai insulin-independent, berkembang secara besar-besaran pada usia tua dan dicirikan oleh kursus yang agak ringan.

Diabetis jenis 1, lesi autoimun sel beta pankreas yang menghasilkan insulin hormon diperhatikan. Jenis kencing manis ini membawa kepada pergantungan seumur hidup lengkap pada suntikan insulin – pada masa ini hampir satu-satunya cara untuk merawat penyakit serius ini. Pesakit mesti sentiasa memantau tahap glukosa dalam darah dan, bergantung kepada "melompat" dalam tahap glukosa, secara bebas menyesuaikan dos insulin. Walau bagaimanapun, pesakit ini mengalami komplikasi: disfungsi buah pinggang dan kardiovaskular, kerosakan mata (retinopati diabetik), kerosakan tisu nekrotik. Hasilnya adalah pengurangan yang signifikan dalam kualiti hidup pesakit, dan sering kecacatan dan kematian awal.

Bercakap tentang kemungkinan alternatif untuk rawatan diabetes mellitus, adalah perlu untuk menyebutkan adanya amalan yang agak berjaya pemindahan transplantasi sel beta. Mereka diperolehi daripada tisu-tisu asal embrionik atau diambil secara anumerta dari penderma. Selepas pemindahan itu, pesakit menjadi bebas daripada suntikan insulin selama beberapa tahun. Masalah-masalah terapi jenis ini dikaitkan dengan kualiti dan kuantiti bahan penderma, belum lagi tenggelam tisu penerima dan penderma. Lagipun, selepas pemindahan, pesakit terpaksa mengambil ubat-ubatan yang menindas aktiviti sistem imun, lebih-lebih lagi selepas penolakan pemindahan masih berlaku. Halangan lain adalah isu etika yang berkaitan dengan penggunaan tisu embrio.

Ada jalan keluar dari keadaan: sel beta pankreas boleh diperolehi dalam vitro (dalam keadaan makmal) dari budaya sel. Sumber mereka boleh menjadi sel stem manusia pluripotent, iaitu sel yang "tidak dapat dibedakan" utama dari mana semua sel organ dan tisu kita berasal. Kedua-dua sel stem embrionik dan sel stem pluripotent yang diinduksi boleh digunakan untuk mendapatkan sel-sel beta,yang diperoleh dari sel-sel somatik normal dewasa dengan memperbaharui semula mereka.

Salah satu pilihan yang mungkin untuk terapi sel diabetes adalah pemindahan kapsul biokompatibel kepada pesakit, yang mengandungi sel beta tidak matang yang berasal dari sel stem embrionik atau dari sel-sel yang diprogram semula oleh pesakit.

Teknologi untuk menghasilkan sel induk pluripoten yang diketahui dan dibangunkan dengan baik. Tetapi mendapatkan sel-sel beta dewasa daripada mereka adalah lebih sukar, kerana ia perlu untuk menghasilkan semula secara semula jadi dalam hidangan Petri proses yang paling kompleks yang berlaku semasa pembangunan embrio manusia menggunakan molekul isyarat dan sebatian kimia yang mengarahkan perkembangan sel ke arah yang betul.

Senarai penyelidikan saintifik yang cemerlang tahun lepas, yang diterbitkan oleh jurnal Sains, hanya termasuk kerja dua kumpulan penyelidikan: dari Institut Sel Stem Harvard (AS) dan Sekolah Perubatan di University of Massachusetts di Worcester (AS) di bawah arahan D. Melton dan dari University of British Columbia (Kanada) dan syarikat BetaLogics (USA) di bawah arahan T. Kiefer, didedikasikan untuk mendapatkan teknologi dalam vitro sel beta pankreas (Pagliuca et al., 2014; Rezania et al., 2014). Mengambil sel stem embrio manusia sebagai bahan sumber, sebagai hasilnya, para saintis memperoleh sel yang memperlihatkan semua sifat asas sel beta. Iaitu, gen tertentu "bekerja" di dalamnya dan terdapat protein spesifik, supaya sel-sel ini dapat menghasilkan insulin sebagai respons terhadap kehadiran glukosa. Dialihkan ke tikus makmal dari garis tulen yang berfungsi sebagai model eksperimen diabetes, sel-sel ini berfungsi secara normal dan diberi pampasan untuk kekurangan insulin awal!

Foto ini diambil dua minggu selepas implan tikus makmal diabetes, sel beta vitro, diperolehi secara in vitro dari sel stem embrio manusia ke dalam kapsul buah pinggang (lapisan berserabut tisu penghubung di sekitar buah pinggang). Ia dapat dilihat bahawa sel-sel yang ditanam membentuk kluster dan mula menghasilkan insulin hormon. Insulin dan glucagon (hormon sel alfa di pulau pankreas Langerhans) berwarna dengan antibodi dalamhijau danmerah warna, masing-masing; DNA nukleus sel – Pewarna pendarfluor DAPIbiru. Mikroskopi pendarfluor. Photo courtesy of D. Melton (USA)

Kelebihan yang besar dari kaedah ini ialah ia dapat digunakan untuk menghasilkan sel beta berfungsi dalam kuantitas yang cukup besar. Pada akhir proses itu, sehingga 300 juta sel boleh diperolehi dari satu botol penanaman dengan jumlah 0.5 l – jumlah ini cukup untuk mengimbangi insulin yang hilang dalam satu orang dengan berat kira-kira 70 kg. Atau untuk melakukan pemeriksaan di kalangan 30 ribu sebatian kimia individu – bahan ubat yang berpotensi, jika sel digunakan bukan untuk tujuan yang dimaksudkan, tetapi untuk kajian farmakologi.

Sudah tentu teknologi yang diterangkan perlu dipertingkatkan. Khususnya, perlu untuk membangunkan protokol terperinci untuk mendapatkan sel beta daripada sel stem pluripotent yang disebabkan. Ini akan membolehkan bukan sahaja dalam mana-mana tempoh kehidupan pesakit dan praktikal dari mana-mana sel organisma sendiri, jika perlu, untuk mendapatkan bilangan beta yang diperlukan, tetapi juga menyelesaikan masalah ketidakcekalan imunologi penderma dan penerima.

Walau bagaimanapun, masalah lain kekal: kerana diabetes jenis 1 adalah penyakit autoimun, sel-sel beta baru akan diserang oleh sistem imun sekali lagi, seperti sel-sel pesakit sendiri "asli" sekali. Oleh itu, sel-sel yang dipindahkan mesti belajar untuk melindungi! Hanya dalam kes ini, rawatan sedemikian boleh didapati dan digunakan secara meluas, kerana penggunaan imunosupresan hanya dibenarkan dalam kes-kes yang paling teruk.

Pelbagai pilihan untuk perlindungan sedemikian sedang dibangunkan. Sebagai contoh, anda boleh menutup sel-sel dengan hidrogel khas, tetapi dalam kes ini, mereka akan menjadi lebih sukar untuk dikeluarkan dari badan jika perlu. Lebih-lebih lagi, ketika tidak ada cara untuk menghalang enkapsulasi mereka (terkurung di selubung tisu penyambung), seperti badan-badan asing lain dalam tubuh, yang akan menghalang sel-sel yang dipindahkan dengan kemasukan nutrien. Kini terdapat pencarian kimia yang sesuai untuk pembuatan hydrogel, yang tidak akan menyebabkan kesan sedemikian.

Penyelesaian lain ditawarkan oleh pesaing pasukan Melton – sebuah syarikat Amerika. ViaCyte. Intinya adalah untuk meletakkan sekumpulan sel beta yang tidak matang di dalam badan dalam kulit yang kompatibel dengan biologi: diandaikan bahawa prekursor sel beta secara beransur-ansur akan matang di sana dan berfungsi dengan jayanya.Peranti sedemikian telah dibuat; lebih-lebih lagi, syarikat itu telah melancarkan fasa pertama ujian klinikal. Tetapi walaupun hasil kajian haiwan yang sama kelihatan menjanjikan, terdapat kebimbangan mengenai keberkesanan kaedah ini.

Walau bagaimanapun, teknologi yang sedia ada sekarang memberi inspirasi kepada harapan bahawa masalah merawat kencing manis akan diselesaikan tidak lama lagi. Penggunaan sel beta yang dihasilkan daripada sel-sel stem pesakit, walaupun mereka sentiasa diambil dalam imunosupresan, boleh menjadi kelegaan yang besar bagi pesakit yang menghidap penyakit kencing manis yang sentiasa mengalami perubahan yang mengancam nyawa dalam kadar gula darah.

Kesusasteraan:
1. Pagliuca F. W., Melton D. A. Bagaimana untuk membuat sel β berfungsi // Pembangunan. 2013. V. 140. No. 12. P. 2472-2483. DOI: 10.1242 / dev.093187.
2. Pagliuca F. W., Millman J. R., Gürtler M. et al. Penjanaan in vitro sel-sel β pankreas berfungsi manusia // Sel. 2014. V. 159. № 2. P. 428-439. DOI: 10.1016 / j.cell.2014.09.040.
3. Rezania A., Bruin J. E., Arora P. et al. Pembalikan kencing manis dengan sel penghasil insulin berasal dari sel stem pluripotent manusia // Nat. Biotechnol. 2014. V. 32. No. 11. P. 1121-1133. DOI: 10.1038 / nbt.3033.
4. Ledford H. Stem-sel berjaya menimbulkan cabaran imuniti untuk kencing manis // Alam. 2014. V. 514. No. 7522. P. 281. DOI: 10.1038 / 514281a.


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: