Клетки поджелудочной железы сделали невидимыми для иммунитета

Американские молекулярные биологи впервые сделали клетки поджелудочной железы невидимыми для иммунитета, не внося изменений в структуру их ДНК. Благодаря этому их можно использовать для лечения диабета первого типа, пишут ученые в статье для научного журнала Nature.

«Мы впервые показали, что органоиды из островковых клеток поджелудочной железы можно сделать невидимыми для иммунитета без модификаций ДНК. Благодаря полноценной терапии на основе нашей методики диабетики с подобными трансплантатами смогут отказаться от приема лекарств, которые подавляют работу иммунитета», – рассказал один из исследователей, ведущий научный сотрудник Института биологических исследований имени Джонаса Солка (США).

Диабетом первого типа страдает каждый десятый диабетик. Она появляется не из-за нарушений в обмене веществ, а из-за массовой гибели клеток поджелудочной железы, которые производят инсулин. Эти клетки умирают не сами по себе, а из-за того, что их постоянно атакует иммунная система, считая их врагами.

По статистике Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) каждый год от диабета первого типа умирают около 150 тыс. человек. Всего его диагностировали у примерно 30 млн человек. Пока ученые не придумали, как предотвратить эту болезнь, поэтому жизнь диабетиков зависит от регулярных инъекций инсулина и лекарств, которые подавляют побочные эффекты заболевания.

Ученые разрабатывают сразу несколько экспериментальных способов лечения. Они основаны на том, чтобы заменить поврежденные островковые клетки, которые вырабатывают инсулин, на аналоги, выращенные из стволовых клеток. Как правило, геном таких клеток модифицируют, чтобы те стали «невидимыми» для иммунитета. Теоретически это может защитить их от уничтожения.

С другой стороны, из-за этих изменений такие клетки нельзя широко применять в медицинской практике, так как модификации генома могут привести к непредсказуемым последствиям. Поэтому врачи сейчас пытаются лечить диабет первого типа, имплантируя в организм пациента миниатюрный аналог поджелудочной железы, выращенный из островковых клеток доноров. Чтобы иммунитет не уничтожил такой органоид, его подавляют специальными препаратами.

«Плащ-невидимка» для клеток

Даунс и его коллеги выяснили, как можно защитить искусственные аналоги поджелудочной железы от отторжения, не используя подобные лекарства или системы редактирования генома. Для этого ученые экспериментировали с культурами эмбриональных и перепрограммированных стволовых клеток.

Сначала ученые пытались понять, что заставляет стволовые клетки превращаться в компоненты поджелудочной железы. Они выяснили, какие именно гормоны и сигнальные молекулы человеческого зародыша отвечают за этот процесс. Кроме того, исследователи открыли механизм, который скрывает подобные клетки от внимания иммунитета.

Оказалось, что для этого достаточно обработать культуру стволовых клеток, в которых формируются органоиды из островковых клеток, большими количествами интерферона-гамма. Это однин из белков иммунной системы, который играет важную роль в управлении различными воспалительными процессами и борьбой с раковыми опухолями.

Ученые выяснили, что интерферон-гамма заставляет островковые клетки вырабатывать большое количество другого белка, PD-L1. Он представляет собой своеобразный «стоп-сигнал», который помогает иммунитету отличать свои клетки от чужеродных объектов.

Обработав интерфероном-гамма большое количество клеток, ученые вырастили из них миниатюрные аналоги поджелудочной железы и имплантировали их мышам, которые страдали от диабета первого типа.

Наблюдения за животными показали, что органоиды успешно прижились и начали вырабатывать инсулин, не привлекая при этом внимания иммунитета. Этот эффект сохранялся на протяжении всей жизни грызунов. То есть эта методика перспективна для лечения диабета первого типа.

«Большинство жертв диабета первого типа – дети и подростки. История показывает, что с этой болезнью довольно сложно сражаться с помощью лекарств. Мы надеемся, что регенеративные подходы и наша методика помогут решить эту проблему и восстановить работу поджелудочной железы с помощью культур клеток, которые производят инсулин», – подытожил еще один автор исследования, профессор Института биологических исследований имени Джонаса Солка Рональд Эванс.