Бета-клетки из жировой ткани
Исследователи из ETH Zurich с помощью синтетической генетической программы превратили стволовые клетки, взятые из жировой ткани, в клетки, почти идентичные натуральным бета-клеткам. Это важный шаг к созданию персонализированного метода лечения диабета.
Группа под руководством профессора Мартина Фусенеггера извлекла стволовые клетки из жировой ткани 50-летнего пациента и с помощью генетического репрограммирования заставила их созреть в функциональные бета-клетки. В присутствии глюкозы эти клетки, созданные с помощью "генетического программного обеспечения", производят гормон инсулин — точно так же, как натуральные бета-клетки поджелудочной железы. Результаты опубликованы в Nature Communications.
Воспроизведена динамика созревания
Исследователи добавили к стволовым клеткам сложную синтетическую сеть генов, которая точно воссоздает ключевые факторы роста, участвующие в процессе созревания. Центральную роль играют факторы роста Ngn3, Pdx1 и MafA, концентрация которых меняется в ходе дифференцировки.
- MafA отсутствует в начале и резко появляется на четвертый день.
- Концентрация Ngn3 сначала растет, а затем падает.
- Уровень Pdx1 повышается в начале и в конце созревания.
Фусенеггер подчеркивает: «Время и количество этих факторов роста чрезвычайно важны» для получения функционирующих клеток.
Новые бета-клетки реагируют на глюкозу
Это прорыв, поскольку впервые для генетического репрограммирования в бета-клетки успешно использована синтетическая генная сеть. Ранее такие процессы контролировали, добавляя химические вещества и белки вручную, что было неэффективно и плохо масштабировалось.
Новый метод успешно трансформирует три из четырех жировых стволовых клеток в бета-клетки. Они не только выглядят похоже (содержат гранулы, хранящие инсулин), но и функционируют сходным образом, хотя и выделяют пока меньше инсулина. Ключевое достижение — впервые воспроизведена вся естественная цепочка от стволовой клетки до дифференцированной бета-клетки.
Имплантаты из собственных клеток
В будущем эта методика может позволить имплантировать пациентам с диабетом новые функциональные бета-клетки, созданные из их собственной жировой ткани. Это может устранить необходимость в подавлении иммунитета, которая требуется при трансплантации донорских клеток.
«С нашими бета-клетками, вероятно, не потребуется этого действия, поскольку мы можем создавать их из эндогенного клеточного материала, взятого из тела самого пациента», — говорит Фусенеггер.
Полное созревание в чашке Петри
Пока клетки только культивировали in vitro, но не имплантировали. Исследователи хотели сначала доказать, что стволовые клетки можно полностью дифференцировать с помощью генетического программирования.
Фусенеггер убежден, что этот метод можно использовать и для получения других типов клеток. «А у большинства людей есть избыток жира, из которого можно получить эти стволовые клетки».