Zwiększanie poziomu niektórych białek w komórkach macierzystych krwi, tak aby układ odpornościowy przestał atakować komórki insuliny w trzustce, może być sposobem na zatrzymanie cukrzycy typu 1, zgodnie z nowym badaniem zgłoszonym w.
Naukowcy prowadzeni przez Harvard Medical School w Boston Children’s Hospital w Massachusetts odkryli, że mogą odwrócić hiperglikemię u myszy z cukrzycą, modyfikując ich wadliwe komórki macierzyste krwi w celu zwiększenia produkcji białka zwanego PD-L1.
W cukrzycy typu 1 trzustka nie wytwarza wystarczającej ilości insuliny. Bez wystarczającej ilości insuliny organizm nie może przekształcić cukru we krwi lub glukozy w energię dla komórek, w wyniku czego gromadzi się w krwioobiegu.
Z czasem wysoki poziom cukru we krwi lub hiperglikemia prowadzi do poważnych powikłań, takich jak problemy ze wzrokiem i uszkodzenia naczyń krwionośnych, nerwów i nerek.
Układ odpornościowy atakuje komórki beta
Około 5 procent z 23,1 miliona osób ze zdiagnozowaną cukrzycą w Stanach Zjednoczonych choruje na cukrzycę typu 1.
Ciało wytwarza insulinę w trzustce, która jest organem, który znajduje się tuż za żołądkiem. Zawiera komórki beta produkujące insulinę, które normalnie mierzą poziom glukozy we krwi i uwalniają odpowiednią ilość insuliny, aby utrzymać prawidłowy poziom cukru.
W cukrzycy typu 1 usterka układu odpornościowego powoduje, że zapalne komórki T – które zazwyczaj reagują na „obcy” materiał – atakują komórki beta w trzustce. Nikt nie wie dokładnie, jak to się dzieje, ale naukowcy podejrzewają, że wirus lub inny czynnik uruchamiający w środowisku powoduje, że u ludzi z niektórymi odziedziczonymi genami.
„Święty Graal” naukowców poszukujących lekarstwa na cukrzycę typu 1 polega na znalezieniu sposobu na zapobieganie lub powstrzymanie ataku immunologicznego na komórki beta.
Podjęto kilka prób, w tym leki „cytostatyczne” w celu powstrzymania aktywności komórek, szczepionki, które próbują zmienić odpowiedź immunologiczną, oraz terapie wykorzystujące komórki macierzyste pobrane z pępowiny.
„Wadliwe komórki macierzyste krwi”
Jednym z podejść, które okazały się bardziej obiecujące, jest „autologiczny przeszczep szpiku kostnego”, który próbuje „zrestartować” układ odpornościowy osoby za pomocą własnych krwiotwórczych komórek macierzystych. Jednak nawet ta metoda nie okazała się tak skuteczna, jak oczekiwali lekarze.
Teraz, w nowym badaniu, badacze – kierowani przez starszego badacza Paolo Fiorina, adiunkta pediatrii w Harvard Medical School w Boston Children’s Hospital – mogli odkryć, dlaczego leczenie wykorzystujące własne komórki macierzyste krwi nie zawsze działa.
„Stwierdziliśmy, że w cukrzycy”, wyjaśnia prof. Fiorina, „komórki macierzyste krwi są uszkodzone, sprzyjając stanom zapalnym i prawdopodobnie prowadząc do wystąpienia choroby”.
Wada, którą odkryli, polega na tym, że komórki macierzyste krwi – to znaczy komórki progenitorowe, które prowadzą do dojrzałych komórek – nie produkują wystarczająco dużo białka zwanego PD-L1, które rządzi powrotem ataku komórek T.
Odkryli to za pomocą profilowania ekspresji genów, aby odkryć, które białka wytwarzają komórki macierzyste krwi. Naukowcy odkryli, że sieć genetyczna ścieżek kontrolujących wytwarzanie PD-L1 jest różna w komórkach macierzystych krwi u ludzi i myszy z cukrzycą. Ta różnica jest wystarczająca do powstrzymania produkcji PD-L1, nawet we wczesnych stadiach choroby.
„Zmiana układu immunologicznego”
PD-L1 jest cząsteczką „punktu kontrolnego immunologicznego”, która pomaga utrzymać układ odpornościowy w równowadze. Kiedy łączy się z innym białkiem o nazwie PD-1, które znajduje się na powierzchni komórek T, inaktywuje je.
Naukowcy przeprowadzili szereg eksperymentów, w których traktowali komórki macierzyste krwi, tak że wytwarzali więcej PD-L1, a następnie testowali je na komórkach ludzkich i mysich. Naukowcy odkryli, że zmodyfikowane komórki macierzyste krwi zmniejszają zapalną reakcję immunologiczną zarówno w komórkach ludzkich, jak i mysich.
Kiedy wstrzyknęli myszom z cukrzycą zmodyfikowane komórki macierzyste, odkryli, że komórki podróżowały do trzustek zwierząt i w krótkim czasie odwracały swoją hiperglikemię. W dłuższej perspektywie jedna trzecia myszy utrzymywała prawidłowy poziom cukru we krwi przez resztę życia.
„Naprawdę zmienia się układ immunologiczny po wstrzyknięciu tych komórek” – zauważa prof. Fiorina.
Naukowcy eksperymentowali z dwoma sposobami uzyskania komórek macierzystych krwi do wytworzenia większej ilości PD-L1: jednego, który wstawił zdrowy gen dla PD-L1, a drugi, który zmodyfikował maszynerię białkową komórek za pomocą „koktajlu” trzech małych cząsteczek. Obie metody miały ten sam efekt cofania się cukrzycy.
„Piękno tego podejścia polega na wirtualnym braku jakichkolwiek skutków ubocznych, ponieważ wykorzystywałoby komórki własne pacjentów”.
Prof. Paolo Fiorina
W międzyczasie naukowcy pracują z prywatną firmą, aby ulepszyć metodę wykorzystującą koktajl małych cząsteczek. Mają nadzieję rozpocząć badanie kliniczne tego podejścia jako leczenia cukrzycy typu 1.
