211service.com
Trzustka w kapsułce
Czternaście lat temu, w najciemniejszych momentach wojny o komórki macierzyste, w której amerykańscy naukowcy walczyli z Białym Domem George'a W. Busha, można było liczyć na grupę zwolenników, którzy nawołują do badań z wykorzystaniem komórek z ludzkich embrionów: rodzice dzieci z typem 1 cukrzyca. Zmotywowani przez naukowców, którzy powiedzieli im, że te komórki doprowadzą do niesamowitych uzdrowień, wydali miliony na reklamy telewizyjne, lobbing i niezliczone telefony do Kongresu.
Teraz wreszcie rozpoczął się pierwszy test leczenia cukrzycy typu 1 z wykorzystaniem komórek macierzystych. W październiku człowiekowi z San Diego wprowadzono do ciała przez nacięcie w plecach dwa worki z komórkami trzustki wyhodowanymi w laboratorium, pochodzących z ludzkich embrionalnych komórek macierzystych. Dwóch innych pacjentów otrzymało od tego czasu zastępczą trzustkę, opracowaną przez małą firmę z San Diego o nazwie ViaCyte.
To znaczący krok, częściowo dlatego, że badanie ViaCyte to dopiero trzecie w Stanach Zjednoczonych leczenie oparte na embrionalnych komórkach macierzystych. Komórki te, po wyjęciu z ludzkich embrionów we wczesnym stadium, mogą być hodowane w naczyniu laboratoryjnym i zachowują zdolność do różnicowania się w dowolne komórki i typy tkanek w ciele. W jednym innym badaniu, które zostało anulowane, leczono kilku pacjentów z uszkodzeniem rdzenia kręgowego (patrz Geron wyłącza pionierski program komórek macierzystych i hazard komórek macierzystych), podczas gdy trwają testy przeszczepiania wyhodowanych w laboratorium komórek siatkówki do oczu osób niewidomych (patrz Komórki macierzyste wydają się bezpieczne w leczeniu chorób oczu ).
Cukrzyca typu 1 jest szczególnie ciężka dla dzieci. Jeśli nie będą odpowiednio zarządzać poziomem glukozy, mogą cierpieć na uszkodzenie nerwów i nerek, ślepotę i skrócenie życia.
Pacjenci z typem 1 muszą stale monitorować poziom glukozy we krwi za pomocą nakłuć palca, dokładnie określać czas i co jedzą oraz rutynowo wstrzykiwać sobie insulinę, którą powinna wytworzyć trzustka. Insulina, hormon, powoduje usuwanie nadmiaru glukozy z krwi do przechowywania w tłuszczu i mięśniach. U chorych na cukrzycę typu 1 trzustka nie radzi sobie z chorobą, ponieważ ich własny układ odpornościowy zaatakował i zniszczył wysepki trzustkowe, maleńkie skupiska komórek zawierające komórki beta wydzielające insulinę.
Rutyna jest szczególnie trudna dla dzieci, ale jeśli nie będą odpowiednio zarządzać poziomem glukozy, mogą doznać uszkodzenia nerwów i nerek, ślepoty i skrócenia życia. Jednak pomimo lat badań, nadal nie ma nic do zaoferowania pacjentom, mówi Robert Henry, lekarz z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego, którego ośrodek przeprowadza operacje dla ViaCyte.
Henry nieco przesadza, ale niewiele. Istnieje coś takiego jak Protokół Edmonton, technika chirurgiczna opisana po raz pierwszy w New England Journal of Medicine w 2000 r. wykorzystywał wysepki zebrane ze zwłok; przeszczepiając je, lekarze z University of Alberta zdołali powstrzymać wszystkich siedmiu pierwszych pacjentów od insuliny przez cały rok.
Jednak wczesne nadzieje na Protokół z Edmonton szybko się rozwiały. Tylko około połowa leczonych pacjentów długo nie stosowała insuliny, a procedura, która w USA nadal uważana jest za eksperymentalną, nie jest opłacana z ubezpieczenia. Wymaga od biorców przyjmowania przez całe życie silnych leków hamujących układ odpornościowy. Brakuje odpowiednich trzustek od dawców.
Wczesny sukces protokołu z Edmonton nastąpił zaledwie dwa lata po odkryciu embrionalnych komórek macierzystych, w 1998 roku. Ci, którzy nalegają na wyleczenie cukrzycy, szybko wyznaczyli nowy cel: połączyć coś w rodzaju protokołu z Edmonton z technologią komórek beta wyhodowanych w laboratorium, których zapasy są teoretycznie nieskończone.
Ta biokompatybilna kapsułka jest przeznaczona do ochrony wytworzonych komórek trzustki.
Mieliśmy dowód na to, że przeszczep przywraca funkcję beta i niezależność od insuliny, mówi Richard Insel, dyrektor naukowy Fundacji Badań nad Cukrzycą Nieletnich (JDRF), organizacji non-profit zrzeszającej 300 000 członków. Było więc oczywiste, że gdybyśmy mieli inne źródło komórek, które można uzupełniać, wiele [ludzi] odniosłoby korzyści.
To dlatego JDRF walczył z restrykcjami zagrożonymi przez Biały Dom Busha i dlatego jego członkowie stali za inicjatywą wyborczą w Kalifornii z 2004 roku, która utworzyła Kalifornijski Instytut Medycyny Regeneracyjnej, państwową agencję upoważnioną do wydawania 3 miliardów dolarów na badania nad komórkami macierzystymi. Kalifornijski instytut przyznał ViaCyte sześć grantów o wartości 39 milionów dolarów, więcej niż jakakolwiek inna firma, a JDRF bezpośrednio zainwestował kolejne 14 milionów dolarów.
Chociaż pomysł hodowania zastępczych komórek beta jest koncepcyjnie prosty, w praktyce okazał się trudniejszy do zrealizowania, niż ktokolwiek przypuszczał. Kiedy po raz pierwszy trafiłem na ViaCyte 12 lat temu, zastąpienie komórek przez komórki macierzyste było tak oczywiste. Wszyscy powiedzieliśmy: „Och, to nisko wiszący owoc”, mówi Kevin D’Amour, dyrektor naukowy firmy. Ale okazało się, że to kokos, a nie jabłko.
Jednym z wyzwań jest przekształcenie komórek macierzystych w prawdziwe, funkcjonujące komórki trzustki, zwłaszcza w komórki beta wydzielające insulinę. Ponieważ przepis na to okazał się nieuchwytny, podejście ViaCyte polega na hodowaniu niedojrzałych komórek trzustki, licząc na to, że organizm wykona pracę polegającą na przekształceniu ich w rzeczywiste komórki beta.
Drugim problemem jest to, jak uniknąć układu odpornościowego pacjenta, który zaatakuje każdą przeszczepioną komórkę. Rozwiązaniem firmy ViaCyte jest plastikowa kapsułka z siatki, którą wypełnia około 40 milionami niedojrzałych komórek trzustki hodowanych w laboratorium w San Diego. Celem kapsułki jest odfiltrowanie zabójczych limfocytów T układu odpornościowego, które są zbyt duże, aby przedostać się przez drobną siatkę, jednocześnie umożliwiając przeszczepionym komórkom otrzymanie pożywienia z krwioobiegu, a także wykrycie poziomu cukru we krwi i reakcję.
Niektórzy naukowcy są przekonani, że komórki w workach będą odpowiedzią na cukrzycę typu 1.
Dane na zwierzętach, które firma ViaCyte dostarczyła w zeszłym roku amerykańskiej Agencji ds. Żywności i Leków w celu uzyskania zgody na badanie na ludziach, wykazały, że komórki wytwarzały insulinę, glukagon (wydzielany w odpowiedzi na niski poziom cukru we krwi) i somatostatynę, hormon wzrostu, i z powodzeniem regulowany poziom cukru we krwi, przynajmniej u myszy.
Chociaż obecne badanie na ludziach ma na celu głównie sprawdzenie bezpieczeństwa, Henry podejrzewa, że jego pacjenci mogą zauważyć pewne zmniejszenie zapotrzebowania na wstrzykiwaną insulinę. Od pierwszego pacjenta, którego tożsamość nie została ujawniona, Henry mówi, że odzyskał już worek testowy, który, jak twierdzi, wydawał się działać prawidłowo. Nikt nie jest pewien, jak długo przetrwają wszczepione komórki, ale pewne jest, że pacjenci musieliby okresowo zakładać nowe implanty.
Co najmniej dwie inne grupy twierdzą, że kontrolowały również cukrzycę u gryzoni i mogą wkrótce rozpocząć własne badania. Jednym z nich jest BetaLogics Venture, spółka zależna giganta farmaceutycznego Johnson & Johnson, która w zeszłym roku poinformowała o cofaniu cukrzycy u myszy za pomocą tego, co jej patenty opisują jako rusztowanie z przędzy w poliestrowej powłoce. Bez względu na to, jakie urządzenie jest dokładnie, jest ono zaszczepione tym, co naukowiec z Johnson & Johnson, Alireza Rezania, nazywa komórkami stadium 7 – nie całkiem dojrzałymi wysepkami, ale też nie tak niedojrzałymi jak prekursory ViaCyte.
Douglas Melton, biolog z Uniwersytetu Harvarda, który ma dwoje dzieci z cukrzycą typu 1, obawia się, że system ViaCyte może nie działać. Uważa, że złogi włóknistej, podobnej do blizny tkanki będą gromadzić się na kapsułkach, pozbawiając komórki tlenu i blokując ich zdolność do wyczuwania cukru i uwalniania insuliny. Melton uważa również, że niedojrzałe komórki mogą potrwać do trzech miesięcy, zanim staną się w pełni funkcjonalne. I wiele z nich nie stanie się komórkami beta, zamiast tego skończy się jako inne typy komórek trzustkowych.
Melton mówi, że nieefektywność systemu oznacza, że firma potrzebowałaby urządzenia wielkości odtwarzacza DVD, aby mieć wystarczającą liczbę komórek beta, aby skutecznie leczyć cukrzycę. ViaCyte twierdzi, że uważa, że 300 milionów komórek, czyli około ośmiu kapsułek, wystarczy. (Każda kapsułka zawiera komórki o objętości mniejszej niż jeden cukierek M&M). W październiku ubiegłego roku grupa Melton ogłosiła, że udało jej się wyhodować w laboratorium w pełni dojrzałe, funkcjonalne komórki beta, co było pierwszym naukowym rozwiązaniem, które zajęło ponad 10 lat prób i badanie błędów. Melton uważa, że wszczepienie dojrzałych komórek umożliwiłoby biosztucznej trzustce natychmiastowe rozpoczęcie pracy.
Aby zamknąć swoje komórki, Melton współpracował z bioinżynierem Danielem Andersonem z MIT nad opracowaniem własnej kapsuły. Anderson nie chce powiedzieć dokładnie, jak to działa, ale niedawne zgłoszenie patentowe z jego laboratorium opisuje pojemnik złożony z warstw hydrożeli, z których niektóre zawierają komórki, a inne leki przeciwzapalne, które zapobiegają pokryciu kapsułki tkanką włóknistą. Zarówno Melton, jak i Anderson niechętnie rozmawiają o swoich wynikach. Mamy pewne sukcesy, z których jesteśmy bardzo podekscytowani, mówi Anderson. Najważniejsze jest to, że mamy powody sądzić, że można wykorzystać komórki Douga w naszych urządzeniach i wyleczyć cukrzycę u zwierząt.
Po wojnach o komórki macierzyste, a następnie dekadzie prób urzeczywistnienia obietnic technologii, Henry mówi, że jest przekonany, że komórki w pewnego rodzaju torebkach będą odpowiedzią na cukrzycę typu 1. Ma świadomość, że leczenie gryzoni nie gwarantuje, że technologia pomoże ludziom, ale twierdzi, że prowadzone przez niego badanie kliniczne jest kolejnym z serii małych kroków w kierunku znacznie lepszego życia milionów ludzi. Jestem tak przekonany, że to jest przyszłość, mówi.