Ученые нашли «выключатель», мешающий организму производить инсулин

Нашли генетический «тормоз»

Исследователи изучили возможность восстановления β-клеток поджелудочной железы — именно они производят инсулин, необходимый организму для регулирования уровня глюкозы в крови.

При сахарном диабете первого и второго типа количество нормально функционирующих β-клеток значительно сокращается. Для их замещения могут использоваться донорские клетки или клетки, полученные из стволовых. Однако такие методы имеют серьезные ограничения, в том числе нехватку донорского материала и риск иммунного отторжения.

Ученые решили пойти другим путем и выяснить, можно ли заставить собственные клетки протоков поджелудочной железы изменить свою функцию и превратиться в клетки, способные производить инсулин.

Результаты исследования опубликованы в журнале Science Translational Medicine.

Проверили более 19 тысяч генов

Для поиска механизма, мешающего клеткам менять свою специализацию, исследователи использовали технологию CRISPR.

Ученые поочередно отключили более 19 тысяч генов и обнаружили один из ключевых барьеров — ген ALDH3B2.

Оказалось, что он препятствует превращению клеток протоков поджелудочной железы в β-подобные клетки. После отключения ALDH3B2 клетки постепенно теряли характерные признаки клеток протоков и одновременно активировали гены, необходимые для производства и обработки инсулина.

Разница оказалась существенной. В обычных условиях в β-подобные клетки превращается менее 1% клеток протоков. После блокирования ALDH3B2 этот показатель вырос до 8,5%.

Как клетки начинают производить инсулин

Ученые выяснили, что превращение происходит не мгновенно и не напрямую.

Сначала клетки протоков временно переходят в состояние, напоминающее незрелые клетки-предшественники поджелудочной железы. И только после этого они постепенно созревают и приобретают способность производить инсулин.

Таким образом, исследователям удалось определить своеобразный промежуточный этап, через который клетка должна пройти, прежде чем изменить свою функцию.

Полученные клетки пересадили мышам с диабетом

Следующим этапом стала проверка того, способны ли перепрограммированные человеческие клетки работать в живом организме.

Их пересадили мышам с диабетом. Полученные клетки прижились и начали реагировать на изменение концентрации глюкозы в крови, выделяя человеческий инсулин.

После пересадки уровень сахара в крови животных снизился почти до нормальных значений. Этот эффект сохранялся в течение шести недель наблюдения.

Эксперимент показал, что полученные клетки не просто приобретают отдельные признаки β-клеток в лабораторных условиях, но способны выполнять одну из их важнейших функций после пересадки в организм.

Вместо редактирования генов может появиться лекарство

Особенно важным ученые считают то, что воздействовать на обнаруженный механизм потенциально можно не только с помощью генного редактирования.

Исследователи получили похожий эффект при использовании вещества DEAB, которое блокирует ферменты того же семейства, к которому относится ALDH3B2.

Теперь ученые намерены найти более точные молекулы, способные избирательно воздействовать именно на этот механизм.

Если такие соединения удастся разработать и их эффективность и безопасность подтвердятся в дальнейших исследованиях, в перспективе может появиться препарат, стимулирующий восстановление собственных инсулин-продуцирующих клеток поджелудочной железы.

До лечения людей еще далеко

Несмотря на обнадеживающие результаты, речь пока не идет о готовом методе лечения сахарного диабета.

Эксперименты проводились с человеческими клетками в лаборатории, а их способность регулировать уровень сахара проверялась после пересадки мышам. Ученым еще предстоит выяснить, можно ли безопасно и эффективно запустить аналогичный процесс непосредственно в поджелудочной железе человека.

Кроме того, для диабета первого типа остается принципиально важным вопрос иммунной атаки на β-клетки: даже восстановленные клетки необходимо будет защитить от повторного разрушения.

Тем не менее обнаружение ALDH3B2 дает исследователям новую потенциальную мишень. В перспективе это может приблизить создание терапии, при которой организм будет не только получать инсулин извне, но и восстанавливать способность производить его самостоятельно.