Чтобы найти ткань тела, наиболее подверженную перепрограммированию для выработки инсулина, исследователи генетически модифицировали мышей, чтобы они экспрессировали три гена, которые могут превращать другие типы клеток в бета-клетки. «Мы посмотрели повсюду, от носа до хвоста мыши», — говорит старший автор Цяо Чжоу с факультета стволовых клеток и регенеративной биологии Гарвардского университета. «Мы неожиданно обнаружили, что некоторые клетки в области привратника желудка наиболее подвержены преобразованию в бета-клетки. Эта ткань кажется лучшим исходным материалом."
Область привратника соединяет желудок с тонкой кишкой. При перепрограммировании клетки в этой области были наиболее чувствительны к высоким уровням глюкозы, вырабатывая инсулин для нормализации уровня сахара в крови мыши.
Чтобы проверить эффективность клеток, исследователи уничтожили бета-клетки поджелудочной железы мышей, заставив их тела полагаться только на измененные клетки желудка. Контрольные животные без перепрограммирования тканей погибли в течение восьми недель. Но перепрограммированные клетки экспериментальных мышей поддерживали уровни инсулина и глюкозы в крови до тех пор, пока животные находились под наблюдением, до шести месяцев.
У привратника желудка есть еще одно преимущество: стволовые клетки регулярно естественным образом обновляют ткань кишечника. Когда клетки в пилорическом желудке экспрессировали гены конверсии, и первый набор перепрограммированных клеток был экспериментально уничтожен, стволовые клетки региона обновили популяцию продуцирующих инсулин клеток. «При различных болезненных состояниях происходит постоянная потеря бета-клеток», — говорит Чжоу. "Мы, в принципе, даем преимущество для пополнения этих."
Но чтобы приблизиться к потенциальной терапии, Чжоу и его коллегам пришлось использовать другой подход. "Когда мышь выросла, мы включили три гена.
Но с точки зрения клинического будущего трансгенного человека нельзя сделать », — говорит он. Итак, исследователи взяли ткань желудка у мышей, сконструировали ее для экспрессии факторов перепрограммирования бета-клеток в лаборатории и уговорили клетки превратиться в крошечный шар мини-желудка, который будет производить инсулин и обновлять себя стволовыми клетками.
Затем команда поместила эти мини-органы в мембрану, которая покрывает внутреннюю часть брюшной полости мыши.
Когда исследовательская группа уничтожила клетки поджелудочной железы мышей, чтобы посмотреть, смогут ли их компенсировать мини-органы, они обнаружили, что уровень глюкозы оставался нормальным у пяти из 22 экспериментальных животных, что было ожидаемым показателем успеха команды. «Когда вы складываете это вместе, вы в основном просите собранные стволовые клетки самоорганизоваться в орган на матрице», — говорит Чжоу. "Ограничение заключается в том, может ли трансплантированная ткань успешно реорганизоваться с правильными слоями."
Инсулинпродуцирующий потенциал клеток привратника желудка, вероятно, объясняется их естественным сходством с бета-клетками поджелудочной железы. Исследователи обнаружили, что многие гены, важные для функции бета-клеток, также обычно экспрессируются в клетках, продуцирующих гормоны привратника. «Что действительно замечательно в этом подходе, так это то, что можно провести биопсию у отдельного человека, вырастить клетки in vitro и перепрограммировать их в бета-клетки, а затем трансплантировать их, чтобы создать терапию для конкретного пациента», — говорит Чжоу. "Вот над чем мы сейчас работаем. Мы очень взволнованы."