Bunky transplantované cukrovke 1. typu majú regulovať hladinu cukru v krvi - spektrum vedy
Cukrovka 1. typu: transplantované bunky majú regulovať hladinu cukru v krvi
Ľudia s cukrovkou 1. typu si už nemôžu vyrábať inzulín sami, a preto si musia hormón injikovať podľa potreby. Tím vedený lekárom Divyanshom Agarwalom z Pensylvánskej univerzity teraz vyvinul novú metódu na transplantáciu buniek z pankreasu, ktoré produkujú hormón u zvierat s cukrovkou. Vedci umiestnili bunky produkujúce inzulín, takzvané bunky ostrovčekov, od zvieracích alebo ľudských darcov pod kožu myší a opíc vložené do nového typu špeciálnej matrice. Už viac ako dva roky bola opica schopná optimálne regulovať hladinu cukru v krvi, informuje tím v časopise „Nature Metabolism“.
Hormónový inzulín znižuje hladinu cukru v krvi pohybom cukru z krvi do buniek. U diabetikov 1. typu však imunitný systém ničí bunky produkujúce inzulín, a preto je ich hladina cukru v krvi trvale príliš vysoká. Už dnes je možné transplantovať bunky ostrovčekov produkujúcich inzulín - nazývané tiež Langerhansove ostrovčeky - postihnutým osobám. Za týmto účelom sú bunky izolované z pacientovho vlastného pankreasu alebo od darcu a vložené do pacientovej pečene. Tam sa integrujú do tkaniva a produkujú inzulín a jeho náprotivok, glukagón. U ľudí, ktorí si museli kvôli nádoru odstrániť pankreas, táto terapia funguje pomerne dobre, pretože do nich môžete vložiť svoje vlastné, stále zdravé bunky ostrovčekov. Pečeň však nie je ideálnym miestom pre bunky žľazy; neprežijú tam dlho a môže dôjsť k zápalu. Takýto zásah je navyše časovo náročný a riskantný.
Bolo by oveľa jednoduchšie transplantovať darcovské bunky priamo pod kožu príjemcu. Lekári by navyše mohli lepšie kontrolovať, či existujú komplikácie, a v prípade potreby transplantáty rýchlo odstrániť.
Čísla a fakty o cukrovke
Asi sedem miliónov ľudí v Nemecku je v súčasnosti postihnutých diabetes mellitus - ľudovo nazývaných cukrovka. Hladina cukru v krvi je trvale vysoká. Poškodzuje to cievy a rôzne orgány. Vedci z Nemeckého centra pre výskum cukrovky odhadujú, že v roku 2040 môže metabolické ochorenie trpieť až dvanásť miliónov ľudí.
Existujú dva hlavné typy: Cukrovka 1. typu je ten vzácnejší. Spravidla sa vyskytuje v detstve a dospievaní. Vlastný imunitný systém napáda bunky produkujúce inzulín v pankrease. Vďaka tomu už nemôžu vyrábať inzulín. Ľudia pod Cukrovka 2. typu môže produkovať inzulín. Vaše telesné bunky na ňu však už nereagujú. Pankreas sa to snaží kompenzovať uvoľňovaním čoraz viac inzulínu. Napriek tomu sa do buniek tela dostáva čoraz menej cukru. Ochorenie sa spravidla prejaví až po 40. roku života, čoraz častejšie sú však postihnutí aj mladší ľudia. Toto riziko zvyšuje okrem genetickej predispozície aj nedostatok pohybu a nadváha.
Bunky ostrovčekov žijú dlhšie v lôžku kolagénu
V pankrease sú bunky, ktoré produkujú inzulín a glukagón, zakomponované do matice proteínových vlákien, kolagénov. Sú dôležitou súčasťou spojivového tkaniva a nachádzajú sa v koži, kostiach, zuboch, chrupavkách, šľachách a väzivách všetkých cicavcov. Predchádzajúce štúdie preukázali, že vrstva týchto proteínov pomáha bunkám ostrovčekov prežiť dlhšie. Na základe týchto poznatkov navrhol tím z Pensylvánskej univerzity špeciálnu kolagénovú matricu. Pridal ju do kombinácie živín, vďaka ktorej boli ostrovy v kultivačnej miske obzvlášť pohodlné.
Najskôr vedci testovali svoju novú metódu na približne 100 myšiach trpiacich cukrovkou. Pod kožu v brušnej dutine umiestnili bunky ostrovčekov zaliate v matici od iných myší, ošípaných alebo ľudí. A skutočne: zvieratá si teraz dokázali sami regulovať hladinu cukru v krvi. Vyšetrenie vzoriek tkaniva ukázalo, že bunky cudzích ostrovčekov rástli dobre a v priemere produkovali požadované hormóny viac ako 100 dní. Ak lekári transplantácie opäť prerušili, hladina cukru u hlodavcov opäť stúpla na nezdravú úroveň.
V ďalšom kroku si vedci vybrali zvierací model, ktorý sa viac podobá na človeka: makak živiaci sa krabmi (Macaca fascicularis). U dvoch zvierat odstránili pankreas, čo viedlo k cukrovke 1. typu. Potom každé z dvoch zvierat dostalo svoje vlastné bunky ostrovčekov vrátane špeciálnej matrice. Jedna z opíc nepotrebovala asi 800 dní žiadny cudzí inzulín na reguláciu svojej hladiny cukru v krvi na zdravú hladinu; až potom sa to znova zdvihlo. Pracovná skupina má podozrenie, že by to mohlo byť tým, že zviera pribralo. Alebo zostalo príliš málo buniek ostrovčekov po tom, čo mu nejaký čas po transplantácii odobrali časti tkaniva na účely vyšetrenia.
Druhá opica bola napriek transplantácii závislá na denných injekciách inzulínu. Lekári to vysvetľujú tým, že po odstránení pankreasu mu podali aj chemikáliu, ktorá mala zabiť zvyšné bunky ostrovčekov. Možno píšu, že droga mala stále účinok a otrávila aj transplantované bunky. Okrem toho malo zviera menej buniek ostrovčekov a bolo mu transplantovaných viac ako tomu druhému.
Vedci napriek tomu dospievajú k záveru, že výsledky ukazujú, že novo vyvinutá matrica zlepšila prežitie a funkciu buniek ostrovčekov. Transplantácia pacientov pod kožu týmto spôsobom by mohla predstavovať jednoduchú a bezpečnú metódu liečby cukrovky 1. typu.
Nie prevratné, ale hodnotné
Skutočnosť, že nová metóda tímu očividne dobre funguje na myšiach, nie je prekvapením pre Stefana Bornsteina z Univerzitnej nemocnice Carla Gustava Carusa v Drážďanoch: „S malými zvieratami je toho veľa.“ Úspech u jedného zvieraťa preto považuje za dosť ohromujúci. Barbara Ludwigová, vedúca transplantácie ostrova - mimochodom jediného takého centra v Nemecku - vo drážďanskej fakultnej nemocnici si myslí, že práca je veľmi pôsobivá. Málokedy uvidíte takú dôkladnú a komplexnú štúdiu, hovorí. Sú za tým roky práce. Aj keď táto myšlienka nie je sama o sebe nová, hlavný lekár hodnotí štúdiu ako cenný príspevok.
„Bunky ostrovčekov potrebujú veľa kyslíka“ (Stefan Bornstein, Univerzitná nemocnica Carla Gustava Carusa v Drážďanoch)
Podľa Bornsteina sa vedci pokúšajú transplantovať bunky ostrovčekov pod kožu zvieratám už 40 až 50 rokov. Ale: „Bunky ostrovčekov potrebujú veľa kyslíka,“ hovorí riaditeľ lekárskej kliniky a polikliniky. Väčšina predchádzajúcich pokusov preto zlyhala. Pretože tkanivo pod kožou je slabo zásobené krvou. Výskumná skupina vo svojej práci nepopisuje, ako nová matrica zaisťuje prísun kyslíka do transplantátov. Na otázku autor štúdie Agarwal vysvetľuje, že bunky v matrici prežijú dlhšie. Uzatvorili určité signalizačné cesty, ktoré zvyčajne vedú k odumieraniu ostrovov. Okrem toho zjavne pomáha tkanivu vytvárať nové krvné cievy. Tím chce v budúcich štúdiách presne preskúmať, ako to funguje.
Ludwig si vie predstaviť, že matrica všeobecne robí bunky robustnejšími a teda menej náchylnými na nedostatok kyslíka. To je už veľký krok vpred. Najprv je však potrebné skontrolovať, či metóda funguje aj v ľudskom tkanive. Koniec koncov, opičie telo je skonštruované inak ako ľudské. "Toto sú divé zvieratá." Pozostávajú prakticky iba z kože a svalov, “hovorí lekár. Ľudia majú pod kožou oveľa viac tuku. Dve zvieratá navyše nestačia na vyvodenie záverov. Najskôr je dôležité reprodukovať výsledky na iných vzorkách.
"Toto sú divé zvieratá." Skladajú sa prakticky iba z kože a svalov «(Barbara Ludwig, vedúca ostrovnej transplantácie vo fakultnej nemocnici v Drážďanoch)
Okrem toho musíte veľmi starostlivo skontrolovať, či inzulín skutočne pochádza z buniek transplantovaných pod kožu alebo zo zostávajúcich buniek ostrovčekov pankreasu, hovorí lekár Bornstein. Skutočnosť, že autori môžu zafarbiť špeciálne populácie buniek v tkanive, ešte neznamená, že sú bunky skutočne zodpovedné za produkciu hormónov regulujúcich hladinu cukru v krvi. Mohlo sa teda stať, že opica nepotrebovala inzulín, pretože jej pankreas nebol úplne odstránený. To by tiež vysvetľovalo, prečo liečba u druhého zvieraťa nefungovala.
Problémy zostávajú
Dva základné problémy pri transplantácii ostrovčekových buniek nová metóda nevyrieši. Prvý: Transplantované zvieratá - a teda aj ľudia - by museli neustále užívať imunosupresívne lieky, aby cudzie bunky neboli organizmom odmietnuté. Cukrovka 1. typu je navyše autoimunitné ochorenie, pri ktorom imunitný systém pacienta už napáda bunky vlastných ostrovčekov tela. Tomu je potrebné zabrániť, napríklad chránením transplantovaných buniek pred obranyschopnosťou tela, inak sa príliš rýchlo vzdajú.
Druhá: Pretože opice majú transplantované iba endogénne bunky ostrovčekov, nie je jasné, či by metóda mohla fungovať s bunkami cudzích darcov alebo s alternatívnymi zdrojmi, ako sú preprogramované kmeňové bunky. Pretože: Ľudských darcovských buniek je absolútne nedostatok, najmä v Nemecku. Podľa údajov Deutsche Stiftung Organtansplantation sa v Nemecku každý rok uskutoční okolo 95 transplantácií pankreasu. Na darcovský orgán momentálne čaká takmer 300 pacientov.