Лечение сахарного диабета стволовыми клетками. Серия: Доказательная медицина

Пупочный канатик связывает плод с плацентой и защищает пупочные сосуды от сжатия, кручения и изгиба. Пупочный канатик заполнен желеподобным веществом, так называемым вартоновым гелем, в котором расположены пупочные артерии и вена. Именно из вартонового геля выделяют МСК, которые по своим свойствам превосходят стволовые клетки, полученные из других источников. Вартоновый гель впервые был описан еще в 1656 году ученым Томасом Вартоном. Как и МСК, мобилизованные из жировой ткани, они не отторгаются организмом и существенно упрощают процесс нормализации функций организма. Они обладают свойством хоуминга (то есть перемещаются по организму и внедряются в поврежденные ткани) и способны автоматически, при условии отсутствия их патологии, определять, какие именно ткани нуждаются в стабилизации и восстановлении.

МСК пупочного канатика характеризуются более высоким пролиферативным потенциалом (эффективность культивирования) по сравнению с МСК костного мозга. Пупочный канатик может быть легко получен после сбора пуповинной крови, такая процедура является совершенно безопасной и для матери, и для ребенка.

Что наиболее ценно, что этот тип клеток может быть использован в случае необходимости всеми членами семьи, так как не нужно соответствие по группе крови и по главному комплексу совместимости HLA в силу иммунологических особенностей МСК. То есть через много лет (десятков лет) эти клетки могут также использовать состарившиеся родители для восстановления своего организма. Тем более что культуру можно успешно наращивать.

В чем отличие клеток пуповинной крови от клеток пупочного канатика? Стволовые клетки для клинического применения бывают двух типов: гемопоэтические, преобразующиеся в клетки крови и иммунной системы, и мезенхимальные, способные преобразовываться в разные ткани организма. В пуповинной крови содержатся и те, и другие, но гемопоэтических клеток в ней намного больше. В пупочном канатике больше мезенхимальных клеток. То есть это, по сути, разные по качеству и свойствам медицинские продукты. Применение клеток пуповинной крови в клинической практике доказало их высокую эффективность в онкогематологии и иммунологии. Их используют для лечения и других заболеваний в соответствии с показаниями, но уже достоверно доказано, что при сахарном диабете 1-го и 2-го типов клетки пупочного канатика обладают гораздо большими регенеративными возможностями. То есть с началом применения в медицинской практике мезенхимальных стволовых клеток происходит структуризация применения в медицине стволовых клеток.

Исследователи из университета Иллинойса, работающие под руководством доктора Юна Чжао, в экспериментах на мышах показали, что мультипотентные клетки, выделяемые из пуповинной крови, способны сдерживать развитие аутоиммунных реакций посредством влияния на активность регуляторных Т-клеток и клонов Т-лимфоцитов, специфичных к инсулин-продуцирующим клеткам поджелудочной железы.

Авторы разработали процедуру, получившую название обучающая терапия стволовыми клетками. Она заключается в том, что кровь пациента с диабетом циркулирует в замкнутой системе, с помощью которой из цельной крови выделяются лимфоциты, впоследствии культивируемые в течение двух-трех часов совместно со стволовыми клетками, выделенными из пуповинной крови здоровых доноров. После этого «переученные» лимфоциты возвращают в кровоток пациента.

В небольшом клиническом исследовании разработанного подхода приняли участие 15 пациентов в возрасте от 15 лет до 41 года (средний возраст – 29 лет), на момент начала исследования проживших с диагнозом диабет 1-го типа от 1 до 21 года (в среднем – 8 лет).

Все, кроме трех участников (группа контроля), однократно перенесли обучающую терапию стволовыми клетками. Группа контроля прошла аналогичную процедуру, но без использования стволовых клеток.

На момент проведения исследования у половины пациентов экспериментальной группы выявлялась остаточная активность ?-клеток поджелудочной железы (диабет 1-го типа умеренной тяжести). У остальных шести пациентов этой группы активности ?-клеток не выявлялось (тяжелый диабет 1-го типа).

Авторы проанализировали состояние пациентов спустя 4, 12, 24 и 40 недель после лечения. Полученные результаты показали, что через 12 недель после проведения процедуры необходимая доза инсулина у пациентов с диабетом умеренной тяжести и с тяжелой формой заболевания снизилась в среднем на 38% и 25% соответственно. В группе контроля подобного прогресса не наблюдалось.

У всех пациентов, перенесших обучающую терапию стволовыми клетками, наблюдалось также повышение концентрации в крови С-пептида – биомаркера, используемого для определения активности функционирования инсулин-продуцирующих ?-клеток. С-пептид представляет собой фрагмент белковой молекулы, являющийся побочным продуктом производства инсулина в поджелудочной железе.

Показатели содержания С-пептида в крови продолжали улучшаться вплоть до 24-й недели после проведения процедуры и не опускались до исходных значений до конца исследования (в течение 40 недель).

Одновременно с этим у пациентов наблюдалась нормализация функционирования иммунной системы, в том числе таких показателей, как уровень фактора некроза опухолей ?-1, экспрессия костимулирующих молекул CD28 и ICOS, а также соотношение концентраций цитокинов, синтезируемых разными популяциями Т-хелперов. Доктор Чжао считает, что в основе благотворного действия стволовых клеток пуповинной крови лежит экспрессия на их поверхности молекулы AIRE, выступающей в роли регулятора аутоиммунных процессов, подавление которых позволяет восстановиться ?-клеткам поджелудочной железы.

На момент написания книги в Бангкоке открывается наша новая лаборатория, прошедшая международную сертификацию, и вторая клиника в Паттайе, где пациенты смогут получать все виды клеточной терапии на самом высоком уровне.

Где клеток больше? Опять оговорюсь, что они разные, с разным потенциалом. Не все равно, когда (в каком возрасте) вы заготовили клетки. Стволовые клетки, несмотря на то что менее подвержены радиации, мутациям, тоже стареют, пусть и с иной скоростью.

Если же сравнивать конкретный объем – например, сколько содержится стволовых клеток в 100 мл костного мозга и 100 мл пуповинной крови – выиграет пуповинная кровь.

Если говорить о том, сколько содержится стволовых клеток в донорском образце, который можно собрать у взрослого человека, то конечно, у него можно собрать большее количество стволовых клеток. Но по пропорции пуповинная кровь очень насыщена стволовыми клетками. 100 мл пуповинной крови содержит примерно столько стволовых клеток, сколько литр костного мозга. Просто 100 мл пуповинной крови – это достаточно большой объем, который не всегда удается получить. В любом случае единственным недостатком образца пуповинной крови является невозможность собрать ее повторно и получить больше стволовых клеток. А преимуществ множество: безопасность сбора, безболезненность процедуры, отсутствие осложнений после процедуры сбора, самый низкий риск возникновения серьезного осложнения – реакции «трансплантат против хозяина» (РТПХ) после проведения трансплантации. Так что, мамочки, запасайте во время родов пуповинную кровь (http://equilibr.ru/cord-cells.html (http://equilibr.ru/cord-cells.html))!

В настоящее время мы начали сотрудничество с организациями, которые изучают возможность применения богатой стволовыми клетками околоплодной (амниотической) жидкости для восстановления функции ?-клеток. Околоплодные воды не так давно стал изучать с целью восстановления опорно-двигательного аппарата Pascale Guillot из Университетского колледжа Лондона: Scientific Reports (Ranzoni et al. Counteracting bone fragility with human amniotic mesenchymal stem cells). K. Рrata, G. de Santis, M. C. Oliveira et al. Mobilisation, collection, infusion and granulocyte recovery of PBSC in early onset type 1 diabetes mellitus submitted to autologous haematopoietic cell transplantation – update of outcome results. Bone Marrow Transplantation, v. 39, supl. 1, p. 19.

ЛИТЕРАТУРА:

Zhaoshun Jiang, Tingbao Zhao. Reversal of type 1 diabetes via islet ? cell regeneration following immune modulation by cord blood-derived multipotent stem cell. BMC Med., 2012, Jan., 10, р. 3, DOI: 10.1186/1741-7015-10-3.

Hernigou Р. J. Cancer risk is not increased in patients treated for orthopaedic diseases with autologous bone marrow cell concentrate. Bone Joint Surg. Am., 2013, Dec., 18, 95 (24), рр. 2215 – 2221, DOI: 10.2106/JBJS. M.00261.

Felicia W. Pagliuca. Generation of functional human pancreatic ? cells in vitro. J. Cell Physiol., 2016, Dec., 7, DOI: 10.1002/jcp.25721.

Новые виды стволовых клеток

С каждым годом мы узнаем все больше о биологии стволовых клеток, а также ученые обнаруживают новые анатомические структуры, которые очень удачно могут быть использованы для создания клеточных препаратов.

Совсем недавно открыт новый тип клеток: мезоэндотелиальные стволовые клетки. Преимущество этих клеток состоит в том, что они способны продуцировать ткани с интегрированными в них сосудами. Это открытие позволило выделить совершенно новый вид стволовых клеток, который получил от ученых название мезоэндотелиальные стволовые клетки. По сути, клетки эти являются источником двух видов других стволовых клеток, поэтому исследователи часто используют в их отношении выражение «двойные стволовые клетки»:

http://cell.com/stem-cell-reports/fulltext/S2213-6711(18)30037-7 (http://cell.com/stem-cell-reports/fulltext/S2213-6711(18)30037-7)

Исследования применения стволовых клеток при сахарном диабете

Мультипотентные мезенхимальные стромальные стволовые клетки в лечении сахарного диабета:

http://ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24275096 (http://ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24275096)

Высокая терапевтическая эффективность дифференцированных и недифференцированных мезенхимальных стволовых клеток при экспериментальном диабете 1-го типа у крыс:

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28955854?fbclid=IwAR39vCNe76ior2BNlWqbW7k6cV2RgMSXzQsnAsC_i6JfQJM9IwPuB8TF0-0 (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28955854?fbclid=IwAR39vCNe76ior2BNlWqbW7k6cV2RgMSXzQsnAsC_i6JfQJM9IwPuB8TF0-0)

Группа исследователей из Говардского университета (Howard University, Вашингтон) доложила об успешном завершении эксперимента по пересадке мышиным моделям сахарного диабета 1-го типа ?-клеток поджелудочной железы здоровых мышей.

Идея лечения сахарного диабета 1-го типа путем пересадки донорских клеток поджелудочной железы была предложена ранее. Это помогло бы добиться нормализации уровня инсулина в крови. Тем не менее до сих пор исследователям не удалось получить желаемый результат. Дело в том, что те же механизмы, которые способствуют развитию диабета, мешают реализовать новый метод терапии: иммунная система организма атакует и уничтожает ?-клетки, вырабатывающие инсулин.

Решение было найдено в платформе для трансплантата: исследователи создали биоматериал, который засеяли ?-клетками. Пересадка мышам с моделью сахарного диабета 1-го типа такого биоматериала привела к нормализации уровня инсулина в крови и значительно повысила выживаемость по сравнению с контрольной группой мышей, не получавших никакого лечения. Примечательно, что удалось достигнуть устойчивого уровня инсулина.

Биоматериал, использовавшийся в эксперименте, представляет собой сополимерный микроноситель из полисахарида. В-клетки, изолированные от здоровых мышей-доноров, были посеяны в биоматериал и введены мышам с диабетом.

После трансплантации клеток по мере нормализации уровня глюкозы продукция инсулина также снижалась.

Иммунная система не реагировала на пересаженные ?-клетки из-за защитного действия биоматериала. Трансплантированные клетки стимулировали рост новых сосудов, которые поддерживали их жизнеспособность и сохраняли устойчивый уровень инсулина.

Трансплантация донорских клеток поджелудочной железы может в будущем стать перспективным методом лечения сахарного диабета 1-го типа. Разработанный авторами исследования биоматериал в качестве носителя ?-клеток для пересадки поможет избежать реакции отторжения трансплантата и обеспечить долгосрочное поддержание уровня инсулина в крови:

https://www.endocrine.org/news?room/2018/

implanting-beta-cell-seeded-biomaterial-seeded-

restores-insulin-production-in-type-1-diabetes-

mouse? fbclid=IwAR1LPASpRtLcCkuw1plvvuI5tFr

DEKJtNrnfrvc CCurVX_TpNdQfy4oZx60

Сравнительное исследование трансплантации мезенхимальных стволовых клеток с паракринным эффектом на контроль гипергликемии у крыс-диабетиков 1-го типа:

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25688339?fbclid=IwAR10aMwIdB8wVd_HTnDkPFomXQfPn41baEzwspSecOzfmaxqSlG8cgZtbwI (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25688339?fbclid=IwAR10aMwIdB8wVd_HTnDkPFomXQfPn41baEzwspSecOzfmaxqSlG8cgZtbwI)

Новая технология, известная как трансдукция белка, облегчает дифференцировку стволовых клеток в клетки, продуцирующие инсулин.

Диабет 1-го типа характеризуется селективным разрушением панкреатических ?-клеток, вызванным аутоиммунной атакой. Успех, достигнутый за последние несколько лет с трансплантацией островков, свидетельствует о том, что диабет можно вылечить путем пополнения дефицитных ?-клеток. Эти наблюдения являются доказательством концепции и усиливают интерес к лечению диабета или других заболеваний не только трансплантацией ?-клеток, но и стволовыми клетками:

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24196798?fbclid=IwAR2b6crFM6_IXLNbNcVCD_1jKOUa6xWi9NKBGg9t3UsNPgX2nfub_lIvHUo (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24196798?fbclid=IwAR2b6crFM6_IXLNbNcVCD_1jKOUa6xWi9NKBGg9t3UsNPgX2nfub_lIvHUo)

Реверсия гипергликемии у диабетических мышей с трансплантатом, засеянным островковыми ?-клетками, полученными из эмбриональных стволовых клеток человека:

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19135250?