Лечение сахарного диабета 1 типа стволовыми клетками отзывы: Лечение сахарного диабета стволовыми клетками. Booking Health

Лечение сахарного диабета стволовыми клетками. Booking Health

Что такое клеточная терапия диабета?

Это метод лечения диабета с помощью инъекций стволовых клеток — собственных или донорских. Метод основан на способности СК воспроизводить поврежденные структуры организма.

Могут ли стволовые клетки вылечить диабет?

Терапия стволовыми клетками способна оказывать положительный эффект на течение диабета 1 типа. Она дает возможность снизить дозу инсулина и количество инъекций, а также снизить количество сахаропонижающих средств. При лечении сахарного диабета 2 типа, можно говорить о длительной ремиссии.

Какое влияние оказывают стволовые клетки на осложнения сахарного диабета?

Клеточная терапия диабета способна как предотвращать появление осложнений, так и устранять уже имеющиеся.

Лечение оказывает регенеративное действие на такие осложнения сахарного диабета, как:

Стволовые клетки замещают собой пораженные и стимулируют образование новой ткани.

Какие стволовые клетки используют в лечении диабета?

• Аутологичные или донорские клетки пуповинной крови или пупочного канатика. Для этого размораживают пуповинную кровь, собранную при рождении ребенка. Материал хранится в криобанке. Возможно использование как собственного материала, так и клеток родственника или донора, не являющегося родственником.
• Собственные клетки, взятые из жира. Для этого доктор под местной анестезией с помощью шприца берет пункцию жировой ткани у пациента.
• Клетки периферической крови, взятые посредством лейкоцитафереза. Кровь пациента (или совместимого донора) в течение нескольких часов циркулирует сквозь аппарат афереза. В процессе отделяется необходимый тип клеток.
• Клетки собственного или донорского костного мозга. С помощью широкой иглы пункция костного мозга берется из грудины или бедренной кости.
• Фетальные клетки, взятые из абортного плода. Используется плод около 6 недель гестации. Данный вид стволовых клеток используется только в некоторых странах.

Как проводится клеточная терапия при диабете?

• Перед клеточной терапией пациент проходит тщательную диагностику. При отсутствии противопоказаний, назначается подготовительная терапия. Ее целью является стабилизация содержания сахара в крови пациента.
• Проводится забор стволовых клеток одним из способов. В случае, если материал аллогенный, его размораживают и вводят пациенту внутривенно.
• После введения стволовых клеток, пациенту назначают поддерживающую медикаментозную терапию. Больной должен наблюдаться амбулаторно, контролировать уровень сахара в крови и вести дневник диабетика после терапии. Это необходимо для отслеживания динамики улучшений и корректировки лечения по мере необходимости.

 

 

Как действуют СК в терапии диабета?

В случае с сахарным диабетом 1 типа: 

• СК трансформируются в бета-клетки поджелудочной железы, где начинают вырабатывать инсулин
• Купируют аутоиммунный фактор — атаку собственных защитных функций на организм.

При сахарном диабете 2 типа:

• СК увеличивают чувствительность клеточных рецепторов к инсулину
• Трансформируются в клетки сосудов, стимулируя их к регенерации после повреждения (вследствие взаимодействия белков с сахаром)

Кому показано лечение диабета стволовыми клетками?

Попробовать клеточную терапию диабета может любой пациент, не имеющий противопоказаний.

Кому противопоказано лечение диабета стволовыми клетками?

Использовать клеточную терапию в борьбе с сахарным диабетом противопоказано пациентам, которые:

• Имеют острую стадию инфекционных или хронических болезней
• Беременны или находятся в периоде лактации

В таком случае пациенту необходимо достигнуть ремиссии/выносить плод/дождаться прекращения лактации. Только после этого можно будет приступить к терапии диабета стволовыми клетками.

Насколько эффективна клеточная терапия при диабете 1 типа?

Лечение сахарного диабета 1 типа с помощью стволовых клеток — это альтернатива традиционной заместительной терапии. Однако инъекции стволовых клеток вовсе не исключают инъекции инсулина. Клеточная терапия может лишь устранить осложнения и снизить дозу заместительных препаратов, но не заменить их. Диабет 1 типа — аутоиммунное заболевание, полностью излечить которое пока что невозможно. 

Насколько эффективна клеточная терапия при диабете 2 типа?

Больные сахарным диабетом 2 типа, при применении клеточной терапии, могут рассчитывать на длительную ремиссию вплоть до полного выздоровления. В случае с этой формой диабета, организм вырабатывает инсулин в достаточной мере. Проблема заключается в клеточных рецепторах, которые теряют чувствительность к инсулину. Стволовые клетки способны заставить организм “починить” эту функцию, продуцируя новые клетки с “исправными” рецепторами.

Безопасно ли применение стволовых клеток при диабете?

Медицине не известно ни единого случая, где была бы доказана непосредственная связь образования опухоли с клеточной терапией при диабете.

На каком этапе находятся клинические исследования клеточной терапии сахарного диабета?

В начале 2017 года в США закончилась II фаза испытаний клеточной терапии диабета 1 типа. Метод основан на полном уничтожении иммунитета у человека. Аналогичным способом во всем мире лечат онкологические заболевания крови. Сперва у пациента берут гемопоэтические (кроветворные) стволовые клетки. Затем с помощью цитостатиков угнетается иммунитет организма. После того, как система кроветворения пациента уничтожена, ему вводятся извлеченные заранее клетки. Этот подход позволяет заново запустить процесс кроветворения. Исследователи надеются таким способом “починить” иммунитет, атакующий собственный организм. По окончанию этой фазы, у пациентов, принимавших участие в испытаниях, наблюдается длительная ремиссия — в среднем 3,5 года. Клетки поджелудочной железы испытуемых частично возобновили свою функцию по производству инсулина.

Как проходит клеточная терапия диабета?

• После сбора клеток с помощью лейкоцитафереза, их криоконсервируют с помощью жидкого азота
• Через 2-3 недели пациент проходит кондиционирование: уме назначают иммуносупрессоры (препараты, угнетающие иммунитет)
• Затем стволовые клетки размораживают и вводят внутривенно
• После приживления клеток пациента выписывают
• В течение 2 месяцев пациент проходит еженедельные амбулаторные обследования: клинические, гематологические, метаболические и иммунологические оценки
• В последствии — наблюдения на протяжении 5 лет

Кто проводит лечение диабета СК?

Лечение сахарного диабета стволовыми клетками изучается в ряде стран на базе научно-исследовательских центров и клиник. Лечение назначается на основании медицинского консилиума, в котором принимают участие врачи разных специальностей.

 

Выбирайте лечение за рубежом и Вы, несомненно, получите отличный результат!

 

---

Авторы: Доктор Валерия Кружилина, Александра Соловей

Читайте:

Почему Booking Health – Вопросы и ответы

Как не ошибиться в выборе клиники и специалиста

7 причин доверять рейтингу клиник на сайте Booking Health

Booking Health – Стандарты качества

Отправить запрос на лечение

Nothing found for Therapy Lechenie Saharnogo Diabeta 1 Tipa %3Flang%3Dru

Политика Cookies Политика Cookies

Использование файлов cookies Настоящий веб-сайт использует так называемые файлы сookies. Файлы cookies — это небольшие файлы, которые загружаются на ваш компьютер и помогают обеспечить нормальное и безопасное функционирование веб-сайта. Они позволяют собирать информацию о продуктах, которыми интересуются посетители сайта, а также учитывают использованную при посещении навигацию. Это делается для того, чтобы сделать наши онлайн-предложения более выгодными для пользователей. ООО «Институт клеточной терапии» соблюдает права на неприкосновенность частной жизни посетителей веб-сайта и признает важность защиты их персональных данных. Анализ информации с веб сайта получается на анонимной основе.

При посещении данного веб-сайта интернет-браузер каждого посетителя передает на сервер ООО «Институт клеточной терапии» определенные сведения: дату и время посещения, тип браузера, языковые настройки, операционную систему. Информация о том, каким образом используется сайт, не будет привязываться к полному IP-адресу. На нашем сайте активирована функция анонимизации IP, предложенная компанией Google, поэтому последние 8 цифр (тип IPv4) или последние 80 бит (тип IPv6) вашего IP-адреса удаляются. Данные сведения сохраняются в журналах подключений в течение ограниченного времени для обеспечения безопасности и надлежащей работы веб-сайта, а также для сбора статистической информации. Мы используем две категории файлов cookies: (1) файлы cookies, необходимые в технических целях, без которых функциональность нашего сайта значительно снизится, и (2) optional cookies.

Веб-анализ

Наш веб-сайт использует Google Analytics — сервис анализа сайтов от компании Google Inc., 1600 Амфитеатр Парквэй, Маунтин-Вью, штат Калифорния, 94043, Соединенные Штаты Америки (Google). На основании данного вами предварительного согласия, Google будет анализировать от нашего имени то, каким образом вы используете веб-сайт. Вы можете в любое время отключить файлы cookies или настроить ваш веб-обозреватель для предупреждения о получении таких файлов. Для того, чтобы это сделать, пожалуйста, выберите желаемый вариант в таблице Optional Cookies. Однако если файлы cookies будут выключены, вы не сможете пользоваться всеми функциями данного веб-сайта.

Файлы optional cookies

На веб-сайте мы используем собственные файлы optional cookies, которые помогают понять, как сделать сервисы более привлекательными для посетителей. Файлы optional cookies помогают узнать, как долго вы просматривали страницу или на какие именно страницы заходили. Файлы technical cookies других компаний Кроме того, мы используем файлы technical cookies других компаний. Эти файлы помогают нам узнать вас на веб-сайтах других компаний и показывать на этих веб-сайтах персонализированный контент.

Лечение сахарного диабета 1 и 2 типа стволовыми клетками в Вашем городе

01.05.2018

Содержание статьи:

1. Использование стволовых клеток при лечении заболевания
2. Что способны вылечить стволовые клетки
3. Как проходит лечение при помощи стволовых клеток

Сахарный диабет представляет собой болезнь, которая возникает по причине нарушенного обмена веществ, из-за чего наблюдается нехватка инсулина в организме человека. Основанная причина тому – неспособность поджелудочной железы вырабатывать необходимое количество инсулина нужного качества.

Данное заболевание может проявляться из-за проявления основного заболевания, когда поражается щитовидная или поджелудочная железа, надпочечники, гипофиз и так далее.
Чаще всего подобное явление возникает, если пациент принимает какие-либо лекарственные препараты. В целом сахарным диабетом невозможно заразиться, он может передаваться на генетическом уровне по наследству.
На основании вида заболевания различают два типа сахарного диабета.

1. Заболевание первого типа лечится путем ежедневного введения в организм инсулина на протяжении всей жизни. Подобная болезнь чаще всего встречается у детей и подростков.
2. Сахарный диабет второго типа же или инсулиннезависимый, как правило, диагностируется у пожилых людей.

Главной причиной образования заболевания считается нарушение иммунной системы. Болезнь чаще всего развивается после того, как пациент переболел каким-либо вирусным заболеванием, среди которых гепатит, краснуха, свинка и иные.

Если у человека имеется предрасположенность к сахарному диабету, вирусы оказывают поражающее воздействие на клетки поджелудочной железы.

Также причиной появления диабета второго типа нередко становится избыточный вес, по этой причине врачи назначают лечение специальной диетой, чтобы избавиться из лишней массы.

Заболевание начинает проявляться по-разному

• Женщины часто испытывают сонливость, быстро утомляются, обильно потеют, также наблюдается частое мочеиспускание.

• У мужчины начинают выпадать волосы, наблюдается зуд кожной поверхности, пациенты часто и много пьют.

• Дети резко теряют в весе, чаще обычного просят пить и у них наблюдается частое мочеиспускание.

Если не лечить диабет, со временем заболевание может привести к серьезным последствиям и даже смертельному исходу. Сахарный диабет вызывает многочисленные сердечно-сосудистые заболевания, болезни органов зрения, почечную недостаточность, поражение нервной системы, нарушает эрекцию.

Весьма серьезным нарушением является резкое повышение или понижение уровня сахара в крови. Между тем прием лекарственных средств для снижения гипергликемии или предотвращения гипогликемической комы могут впоследствии вызывать серьезные дегенеративные заболевания.

Чтобы избежать или снизить прием лекарственных средств, существует инновационный метод при лечении сахарного диабета первого и второго типа при помощи стволовых клеток.

Подобный способ устраняет причину появления болезни, снижает уровень сахара в крови. В том числе этот метод считается эффективным при проявлении гипогликемии и всевозможных последствий.

Использование стволовых клеток при лечении заболевания

В зависимости от типа болезни врач назначает прием сахароснижающих препаратов, введение инсулина, строгую лечебную диету, занятие физическим упражнениями. Новой методикой является лечение сахарного диабета стволовыми клетками.

• Подобный метод основывается на замене нарушенных клеток поджелудочной железы стволовыми клетками. Благодаря этому поврежденный внутренний орган восстанавливается и начинает нормально функционировать.

• В том числе происходит укрепление иммунитета, формируются новые кровеносные сосуды, а старые поддаются восстановлению и укреплению.

• При лечении сахарного диабета второго типа происходит нормализацию глюкозы в крови, в результате чего врач отменяет прием лекарственных средств.

Что же собой представляют стволовые клетки? Они имеются в каждом организме и необходимы для того, чтобы восстанавливать поврежденные внутренние органы.

Однако с каждым годом количество этих клеток значительно уменьшается, в результате чего организм начинает испытывать нехватку ресурсов для восстановления внутренних повреждений.

В современной медицине научились восполнять недостающее количество стволовых клеток. Их в лабораторных условиях размножают, после чего вводят в организм пациента.

После того, как стволовые клетки присоединяются к тканям нарушенной поджелудочной железы, происходит их трансформация в активные клетки.

Что способны вылечить стволовые клетки

Во время лечения сахарного диабета первого типа при помощи подобного метода возможно восстановить только часть нарушенной поджелудочной железы, однако этого хватает для того, чтобы уменьшить ежедневную дозировку вводимого инсулина.

В том числе при помощи стволовых клеток возможно избавиться от осложнений сахарного диабета любого типа.

При диабетической ретинопатии происходит восстановление поврежденной сетчатки глаз. Это позволяет не только улучшить состояние сетчатки, но и помогает появиться новым сосудам, которые улучшают доставку крови к органам зрения. Таким образом пациент получает возможность сберечь зрение.

1. При помощи современного лечения заметно укрепляется иммунная система, в результате чего увеличивается сопротивляемость организма к многочисленным инфекциям. Подобное явление позволяет остановить разрушение мягких тканей на конечности при диабетической ангиопатии.
2. При поражении сосудов головного мозга, импотенции, хронической почечной недостаточности также эффективен метод воздействия стволовых клеток.
3. Подобная методика имеет многочисленные положительные отзывы врачей и пациентов, которые уже прошли лечение.

Преимуществом лечении сахарного диабета первого и второго типа при помощи стволовых клеток заключается в том, что такой способ направлен на устранение причины заболевания.

Если своевременно выявить болезнь, обратиться к врачу и начать лечение, можно не допустить развития многочисленных осложнений.

Как проходит лечение при помощи стволовых клеток

При сахарном диабете введение стволовых клеток обычно осуществляется при помощи катетера через панкреатическую артерию. Если пациент по некоторым причинам не переносит катетеризацию, стволовые клетки вводятся внутривенным путем.

• На первом этапе происходит забор костного мозга из тазовой кости диабетика при помощи тонкой иглы. Пациент в это время находится под местной анестезией. В среднем данная процедура занимает не более получаса. После того, как забор произведен, пациенту разрешается вернуться домой и заниматься обычными делами.

• Далее из взятого забора костного мозга происходит выделение стволовых клеток в лабораторных условиях. Медицинские условия при этом должны соответствовать всем требованиям и стандартам. В лаборатории тестируется качество извлеченных клеток и подсчитывается их количество. Эти клетки могут быть преобразованы в различные типы клеток и способны восстанавливать нарушенные клетки тканей органов.

• Стволовые клетки вводятся через панкреатическую артерию при помощи катетера. Пациент находится под местной анестезией, катетер располагается в бедренной артерии и при использовании рентгеновского сканирования проталкивается вперед до панкреатической артерии, куда и происходит имплантация стволовых клеток. Данная процедура занимает не менее 90 минут.

После того, как клетки были имплантированы, пациент не менее трех часов находится под наблюдением в медицинской клинике. Врач проверяет, насколько быстро зажила артерия после того, как был введен катетер.

Пациенты, которые не переносят по каким-либо причинам катетеризацию, используют альтернативный метод лечения.

Стволовые клетки в данном случае вводятся внутривенным путем. Если диабетик страдает от диабетической периферической невропатии, стволовые клетки вводятся в ножную мышцу при помощи внутримышечной инъекции.

Эффект диабетик сможет ощутить на протяжении двух-трех месяцев после лечения. Как показывают анализы, после введения стволовых клеток у пациента постепенно нормализуется выработка инсулина и снижается уровень глюкозы в крови.

Также происходит заживление трофических язв и тканевых дефектов стоп, улучшается микроциркуляция крови, увеличивается содержание гемоглобина и уровня эритроцитов.

Чтобы терапия оказалась эффективной, клеточное лечение через некоторое время проводится повторно. В целом длительность курса зависит от тяжести и длительности течения диабета. Для достижения лучших результатов используется сочетание традиционной терапии с методом введения стволовых клеток.

Также требуется отказаться от вредных привычек, соблюдать лечебную диету, чтобы снизить излишний вес, регулярно заниматься физическими упражнениями.

На основании полученного положительного опыта ученые и врачи считают, что в скором времени лечение стволовыми клетками может стать основным методом восстановления после сахарного диабета.

Важно понимать, что такой способ лечения не нужно считать панацеей от болезни.

Несмотря на многочисленные положительные отзывы врачей и пациентов, которые утверждают о том, что стволовые клетки приводят к улучшению состояния, у некоторых диабетиков не наблюдается никакого эффекта после подобного лечения.

Связано это в первую очередь с тем, что такая технология является новой и малоизученной. Научным сотрудникам еще предстоит выяснить, что именно приводит к запуску процесса самолечения, какой механизм используют стволовые клетки и от чего зависит их превращение в иные типы клеток.

СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ – Diabetmed.net

Ниже представлена информация для специалистов, информация для пациентов в разделе: “Запись на прием”. Гарантии предоставляются только на качество медицинских процедур выполняемые в условиях стационара/дневного стационара в рамках лицензии на право медицинской деятельности.

Клеточная терапия при сахарном диабете 1 типа направлена на решение двух важных задач:

• репрограммирование клеток иммунной системы для предотвращения разрушительного действия на В-клетки;
• восстановление общего пула дееспособных В-клеток.

Клеточные технологии применяемые для терапии СД 1 типа существуют разные. Применяют как аутологичные (собственные) стволовые клетки, так и донорские. Кроме того могут использоваться персонифицированные клеточные препараты из компонентов крови (экзосомы).

По источнику происхождения стволовые клетки

могут быть мобилизованы ГСК (гемопоэтические стволовые клетки) из периферической крови. На видео автору метода терапии сахарного диабета 1 типа (Патент РФ) Захарову Ю.А., проводится мобилизация ГСК для последующей трансплантации.

А также МСК (мезенхимальные стволовые клетки) могут быть мобилизованы из собственной/донорской жировой ткани с последующей обработкой в лабораторных условиях и трансплантацией.

Стволовые клетки для терапии сахарного диабета 1 и 2 типов успешно применяются уже более пяти лет. Существует большое количество научных публикаций, которые показывают достижение стойкой ремиссии свыше трех лет без применения заместительной терапией препаратов инсулина.
Просто введение стволовых клеток/выращенных В-клеток не приводит к излечению диабета, но способствует ремиссии от 2 до 6-и месяцев. В моно-варианте трансплантация стволовых клеток приводит только к улучшению показателей углеводного обмена, но в комплексном лечении приводит к длительной (более 3-х лет) ремиссии заболевания без инсулинотерапии. Для терапии применяют разные технологии и источники получения материала и введения. Разные типы стволовых клеток. В настоящее время признаны безопасными:
МЕЗЕНХИМАЛЬНЫЕ СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ САХАРНОГО ДИАБЕТА 1 ТИПА 
используются собственные (аутологичные и донорские). Успешно применяются в любом возрасте. Курс терапии предполагает 4 введения в течение месяца, процедура проводится в условиях дневного стационара, госпитализация не требуется.

МЕЗЕНХИМАЛЬНЫЕ ГЕМОПОЭТИЧЕСКИЕ СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ САХАРНОГО ДИАБЕТА 1 ТИПА Метод имеет возрастные ограничения (после 18-ти лет), это связано с особенностью процедуры забора материала выполняется строго в стационарных условиях в течение 7-и дней. Алгоритм введения индивидуальный 1-3 раза в год в условиях стационара.

СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ ПУПОВИННОЙ КРОВИ И АМНИОТИЧЕСКОЙ ЖИДКОСТИ
Метод ограничен особенностью типа клеток и количеством.

Между тем, помимо стандартного биологического подхода репрограммирования иммунной системы с помощью классической инвазивной клеточной терапии существует два принципиально новых подхода, основанных на иных физических принципах:
Репрограммирование клеток до достижения «стволовости» за счет «геометрических ограничений» www.pnas.org/content/115/21/E4741

и так называемого «эффекта формы»

www.pnas.org/content/115/21/E4741

ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ИЗЛЕЧЕНИЕ ДИАБЕТА 1 ТИПА
Обложка июльского выпуска журнала «STEM CELLS» от июля 2017 года «The Medical Medicine» демонстрировала последнее достижение к функциональному излечению инсулинзависимого диабета. Ученые из SymbioCellTech (SCT), небольшой биотехнологической компании в Солт-Лейк-Сити, разработали технологию, которая объединяет мезенхимальные стволовые клетки (MSC) с культивируемыми клетками островковых клеток поджелудочной железы с образованием трехмерных клеточных кластеров, называемых «неоостровками». Однократная доза неоостровков, вводимая в брюшную полость, обеспечивает прочный контроль сахара в крови, освобождая от зависимости к экзогенному инсулину.

stemcellsjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/sctm.17-0005

КЛЕТОЧНЫЙ СИГНАЛЛИНГ ПРИ ОБРАЗОВАНИИ В – КЛЕТОК
Во время развития клетки размножаются и дифференцируются, чтобы органы могли достичь своей окончательной функциональной архитектуры. По мере того как клетки развиваются, чтобы достичь своего зрелого состояния, они реагируют на различные внешние сигналы, обеспечиваемые окружающим микроокружением, и приобретают судьбу, которая может быть определена их расположением в ткани. Но мало что известно о том, как эти сигналы приводят к внутриклеточным изменениям, таким как транскрипция или дифференцировка, или как тканевая архитектура и клеточные перестройки могут, в свою очередь, влиять на судьбу клетки. Статья дает представление о том, как местоположение ячейки и воздействие определенных внешних сигналов могут влиять на то, создают ли клетки в развивающейся поджелудочной железе β-клетки, которые делают белковый инсулин. Недостатки в клетках, продуцирующих инсулин, могут привести к диабету, поэтому лучшее понимание того, как эти формы клеток могут иметь клинические последствия.

www.nature.com/articles/d41586-018-07490-y?fbclid=IwAR0YA9W57cAgL_kWPxccV95C4he3bBKLlmkwqDP1koWc2iCta8mNAK5LFOw

Иммунорепеллентный белок улучшает выживаемость и функции трансплантированных островков поджелудочной железы

Инкапсуляция бета-клеток, полученных из стволовых клеток, в микрокапсулы, содержащие белок, отражающий атаки иммуноцитов, восстанавливает метаболизм глюкозы у мышей с диабетом и защищает клетки трансплантата от атак иммунной системы, предотвращая накопление воспалительной фиброзной ткани, которая мешала предыдущим испытаниям инкапсулированных бета-клеток.

Инкапсулированные островки восстанавливали длительный контроль сахара в крови у животных, и было показано, что присутствие CXCL12 отталкивает Т-клетки, связанные с процессом отторжения трансплантата, в то же время привлекая регуляторные Т-клетки, которые могут подавлять иммунный ответ в месте трансплантации.В настоящем исследовании использовались инсулин-продуцирующие бета-клетки, полученные из плюрипотентных стволовых клеток человека. Эти человеческие бета-клетки инкапсулировали либо с низким, либо с высоким уровнем CXCL12 перед трансплантацией мышам с диабетом. Животные не получали иммунодепрессантов в течение всего периода исследования.Высокий уровень этого иммунорепеллентного белка был ассоциирован с большей сохранностью функции бета-клеток выделять инсулин, стабилизируя уровень глюкозы крови, в то время как низкий уровень был ассоциирован с отторжением трансплантата и отсутствием терапевтического эффекта. dx.doi.org/10.1111/ajt.15308

Терапия стволовыми клетками достигла наиболее перспективных результатов в сравнении с применением стандартных иммунодепрессантов.

www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28260183

На схеме показаны этапы подготовки клеточного материала (МСК) перед трансплантацией пациенту.Сеансы в самой современной и безопасной барокамере помогают организму адаптироваться после клеточной трансплантации и быстрее восстановиться.

Более подробно узнать о новых подходах к клеточной терапии стволовыми клетками в диабетологии можно в книге Юрия Захарова (заказать печатную книгу, электронную версию): https://ridero.ru/books/lechenie_sakharnogo_diabeta_stvolovymi_kletkami/

ПРИМЕЧАНИЕ: Видеоизображения (интервью), ссылки на научные публикации размещены на сайте для СПЕЦИАЛИСТОВ и не предназначены для пациентов, во избежание необоснованной мотивации к использованию подобных технологий. Имеются строгие показания и противопоказания. Обязательна консультация с лечащим врачом и проведение межклинического консилиума.

Ученые полностью вылечили диабет у мышей стволовыми клетками

https://ria.ru/20200226/1565236035.html

Ученые полностью вылечили диабет у мышей стволовыми клетками

Ученые полностью вылечили диабет у мышей стволовыми клетками — РИА Новости, 27.02.2020

Ученые полностью вылечили диабет у мышей стволовыми клетками

Американские ученые разработали новую методику лечения сахарного диабета стволовыми клетками. Результаты эксперимента на лабораторных мышах подтвердили его… РИА Новости, 27.02.2020

2020-02-26T15:38

2020-02-26T15:38

2020-02-27T10:23

наука

биология

диабет

здоровье

открытия — риа наука

сент-луис

сша

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdn25.img.ria.ru/images/155159/83/1551598383_0:319:3072:2047_1920x0_80_0_0_ea67ef115b9d82f17c8005e922b28fc0.jpg

МОСКВА, 26 фев — РИА Новости. Американские ученые разработали новую методику лечения сахарного диабета стволовыми клетками. Результаты эксперимента на лабораторных мышах подтвердили его высокую высокую эффективность — всего за две недели мышей вылечили от тяжелой формы диабета стволовыми клетками человека. Об этом сообщается в статье, опубликованной в журнале Nature Biology. Ученые из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе нашли способ превращения плюрипотентных стволовых клеток человека в бета-клетки поджелудочной железы, которые вырабатывают инсулин. Когда эти клетки были трансплантированы мышам, у которых была спровоцирована острая форма диабета, животные быстро излечились.»У этих мышей был очень тяжелый диабет с показаниями уровня сахара в крови более 500 миллиграммов на децилитр крови — уровнем, смертельным для человека, — приводятся в пресс-релизе университета слова руководителя исследования, биомедицинского инженера Джеффри Миллмана (Jeffrey Millman). — Когда мы дали мышам инсулин-секретирующие клетки, в течение двух недель их уровень глюкозы в крови нормализовался».Плюрипотентные стволовые клетки — это, по сути, бланковые недифференцированные клетки, способные перерастать в другие виды клеток организма. Использование этого потенциала в контексте диабета означает, что исследователи могут разработать способы настройки стволовых клеток для превращения их в инсулин-продуцирующие клетки, которых не хватает диабетикам, помогая им контролировать уровень сахара в крови и оставаться здоровыми.Ученые из лаборатории Джеффри Миллмана занимаются этой проблемой не один год. В 2016 году они разработали способ производства инсулин-секретирующих клеток, которые функционируют в ответ на глюкозу, из стволовых клеток, полученных от пациентов с диабетом первого типа. Затем они выяснили, как повысить уровень секреции инсулина в бета-клетках поджелудочной железы, полученных из стволовых клеток. В данном исследовании они решали еще одну задачу: как уменьшить количество «нецелевых» ячеек, образующихся из стволовых клеток параллельно с «целевыми» бета-клетками. «Нецелевые» клетки, хотя они и не являются вредными, снижают эффективность лечения стволовыми клетками.»Общая проблема заключается в том, что когда вы пытаетесь превратить человеческую стволовую клетку в инсулин-продуцирующую бета-клетку, или нейрон, или сердечную клетку, вы также производите другие клетки, которые вам не нужны, — объясняет ученый. — В данном случае мы можем случайно получить другие типы клеток поджелудочной железы или печени».Авторы обнаружили, что факторы транскрипции, которые заставляют стволовые клетки превращаться в клетки поджелудочной железы, связаны с состоянием клеточного цитоскелета — структуры поддержки внутри клеток, состоящей из различных белковых волокон. Один из этих белков — актин — играет важную роль в клеточной функции и, как оказалось, в дифференциации стволовых клеток. Ингибируя полимеризацию актина в цитоскелете, ученые смогли добиться лучшей дифференцировки и получить больше бета-клеток, которые при этом эффективнее функционировали. У некоторых мышей после двухнедельного курса лечения стволовыми клетками, нормальный уровень сахара в крови оставался более года, а мыши из контрольной группы, не получавшие лечения, в конечном итоге умерли от диабета.Новая методика может иметь большие перспективы для лечения диабета в будущем, если результаты, полученные в эксперименте с мышами, будут успешно воспроизведены на людях. Те же манипуляции с цитоскелетными белками, показали, что с помощью аналогичного подхода можно улучшить потенциал использования стволовых клеток для выращивания клеток печени, пищевода, желудка и кишечника. Если это так, разработанная авторами методика поможет улучшить лечение стволовыми клетками и при других видах патологий, а не только при диабете.»В целом наше исследование подчеркивает, что динамика цитоскелета работает синергетически с растворимыми биохимическими факторами для регуляции судьбы эндодермальных клеток, открывая новые возможности для улучшения результатов дифференцировки», — пишут авторы в своей работе.Ученые отмечают, что, прежде чем применять новую методику для лечения людей, страдающих диабетом, ее нужно тестировать на более крупных животных в течение длительного периода времени.

https://ria.ru/20200220/1565004341.html

https://ria.ru/20191203/1561927944.html

сент-луис

сша

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2020

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdn21.img.ria.ru/images/155159/83/1551598383_540:299:2872:2048_1920x0_80_0_0_de241265c1c09412b6d841daeb559217.jpg

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

биология, диабет, здоровье, открытия — риа наука, сент-луис, сша

МОСКВА, 26 фев — РИА Новости. Американские ученые разработали новую методику лечения сахарного диабета стволовыми клетками. Результаты эксперимента на лабораторных мышах подтвердили его высокую высокую эффективность — всего за две недели мышей вылечили от тяжелой формы диабета стволовыми клетками человека. Об этом сообщается в статье, опубликованной в журнале Nature Biology.

Ученые из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе нашли способ превращения плюрипотентных стволовых клеток человека в бета-клетки поджелудочной железы, которые вырабатывают инсулин. Когда эти клетки были трансплантированы мышам, у которых была спровоцирована острая форма диабета, животные быстро излечились.

«У этих мышей был очень тяжелый диабет с показаниями уровня сахара в крови более 500 миллиграммов на децилитр крови — уровнем, смертельным для человека, — приводятся в пресс-релизе университета слова руководителя исследования, биомедицинского инженера Джеффри Миллмана (Jeffrey Millman). — Когда мы дали мышам инсулин-секретирующие клетки, в течение двух недель их уровень глюкозы в крови нормализовался».

Плюрипотентные стволовые клетки — это, по сути, бланковые недифференцированные клетки, способные перерастать в другие виды клеток организма. Использование этого потенциала в контексте диабета означает, что исследователи могут разработать способы настройки стволовых клеток для превращения их в инсулин-продуцирующие клетки, которых не хватает диабетикам, помогая им контролировать уровень сахара в крови и оставаться здоровыми.

Ученые из лаборатории Джеффри Миллмана занимаются этой проблемой не один год. В 2016 году они разработали способ производства инсулин-секретирующих клеток, которые функционируют в ответ на глюкозу, из стволовых клеток, полученных от пациентов с диабетом первого типа. Затем они выяснили, как повысить уровень секреции инсулина в бета-клетках поджелудочной железы, полученных из стволовых клеток. В данном исследовании они решали еще одну задачу: как уменьшить количество «нецелевых» ячеек, образующихся из стволовых клеток параллельно с «целевыми» бета-клетками. «Нецелевые» клетки, хотя они и не являются вредными, снижают эффективность лечения стволовыми клетками.

20 февраля 2020, 12:20НаукаУченые выяснили, что в большинстве случаев диабет лечат неправильно

«Общая проблема заключается в том, что когда вы пытаетесь превратить человеческую стволовую клетку в инсулин-продуцирующую бета-клетку, или нейрон, или сердечную клетку, вы также производите другие клетки, которые вам не нужны, — объясняет ученый. — В данном случае мы можем случайно получить другие типы клеток поджелудочной железы или печени».

Авторы обнаружили, что факторы транскрипции, которые заставляют стволовые клетки превращаться в клетки поджелудочной железы, связаны с состоянием клеточного цитоскелета — структуры поддержки внутри клеток, состоящей из различных белковых волокон. Один из этих белков — актин — играет важную роль в клеточной функции и, как оказалось, в дифференциации стволовых клеток.

Ингибируя полимеризацию актина в цитоскелете, ученые смогли добиться лучшей дифференцировки и получить больше бета-клеток, которые при этом эффективнее функционировали. У некоторых мышей после двухнедельного курса лечения стволовыми клетками, нормальный уровень сахара в крови оставался более года, а мыши из контрольной группы, не получавшие лечения, в конечном итоге умерли от диабета.

Новая методика может иметь большие перспективы для лечения диабета в будущем, если результаты, полученные в эксперименте с мышами, будут успешно воспроизведены на людях. Те же манипуляции с цитоскелетными белками, показали, что с помощью аналогичного подхода можно улучшить потенциал использования стволовых клеток для выращивания клеток печени, пищевода, желудка и кишечника. Если это так, разработанная авторами методика поможет улучшить лечение стволовыми клетками и при других видах патологий, а не только при диабете.

«В целом наше исследование подчеркивает, что динамика цитоскелета работает синергетически с растворимыми биохимическими факторами для регуляции судьбы эндодермальных клеток, открывая новые возможности для улучшения результатов дифференцировки», — пишут авторы в своей работе.

Ученые отмечают, что, прежде чем применять новую методику для лечения людей, страдающих диабетом, ее нужно тестировать на более крупных животных в течение длительного периода времени.

3 декабря 2019, 18:57НаукаУченые придумали, как лечить рак стволовыми клетками

Лечение диабета стволовыми клетками костного мозга человека

Сахарный диабет – хроническое заболевание, c характерным нарушением метаболизма, в первую очередь углеводов (глюкозы), а также жиров и в меньшей степени белков. В основе возникновения сахарного диабета лежит недостаточность гормона поджелудочной железы – инсулина, контролирующего переработку глюкозы в организме. Сахарный диабет сопровождается разрушением клеток поджелудочной железы, вырабатывающих инсулин, и потерей чувствительности тканей организма к инсулину, циркулирующему в крови. Всё это ведёт к повышению уровня сахара в крови (гипергликемии), из-за недостаточной секреции инсулина или уменьшения к нему чувствительности клеток организма. Эффективными в лечение диабета стволовыми клетками являются костномозговые МСК.

Лечение диабета 1 типа

Существуют два основных типа диабета: инсулинозависимый (1-й тип) и инсулинозависимый (2-ой тип). Диабет 1-го типа обусловлен аутоиммунным разрушением островковых клеток (b-клеток островков Лангерганса поджелудочной железы). Провоцирующим фактором может быть вирусная инфекция или вмешательство в иммунную систему. При уменьшении численности b-клеток ниже критического уровня возникает дефицит инсулина, приводящий к гипергликемии и к метаболическим нарушениям. В таких случаях только инсулинотерапия спасает и продлевает жизнь больных. Инсулин – главный регулятор усвоения глюкозы в печени, мышцах и других органах и тканях.

Лечение диабета 2 типа

Диабет 2-го типа – самый распространённый тип сахарного диабета, на его долю приходится до 90% все случаев диабета. Он обусловлен развитием невосприимчивости органов и тканей к инсулину. Для лечения пациентов с таким типом диабета применяются различные медикаментозные препараты.

К сахарному диабету может привести любое поражение ткани поджелудочной железы: воспаление, травмы, оперативные вмешательства на на поджелудочной железе.

Существуют определённые факторы риска, предрасполагающие к развитию диабета: ожирение, высокий уровень холестерина, артериальная гипертензия, наследственная предрасположенность и т.д.

У здорового человека концентрация глюкозы в крови натощак составляет 3,3-6,01 ммоль/л и после приёма даже большого количества глюкозы не превышает 11 ммоль/л. При повышении уровня глюкозы происходит выброс инсулина из b-клеток поджелудочной железы, что защищает организм от гипергликемии. Хроническая гипергликемия в сочетании с другими метаболическими сдвигами лежит в основе осложнений сахарного диабета – диабетической ангиопатии (диабетической стопы), ретинопатии, нейропатии. Именно эти осложнения служат главной причиной инвалидизации больных. Терапия сахарного диабета инсулином и другими медикаментозными препаратами, являясь лишь симптоматической терапией, не излечивает больных, а лишь тормозит развитие поздних осложнений. Единственный патогенетический правильный подход к терапии сахарного диабета – это восстановление разрушенных b-клеток. Такой подход может быть реализован путём применения клеточных технологий и в первую очередь мезенхимальных стволовых клеток.

У здорового человека концентрация глюкозы в крови натощак составляет 3,3-6,01 ммоль/л и после приёма даже большого количества глюкозы не превышает 11 ммоль/л. При повышении уровня глюкозы происходит выброс инсулина из b-клеток поджелудочной железы, что защищает организм от гипергликемии. Хроническая гипергликемия в сочетании с другими метаболическими сдвигами лежит в основе осложнений сахарного диабета – диабетической ангиопатии (диабетической стопы), ретинопатии, нейропатии. Именно эти осложнения служат главной причиной инвалидизации больных. Терапия сахарного диабета инсулином и другими медикаментозными препаратами, являясь лишь симптоматической терапией, не излечивает больных, а лишь тормозит развитие поздних осложнений. Единственный патогенетический правильный подход к терапии сахарного диабета – это восстановление разрушенных b-клеток. Такой подход может быть реализован путём применения клеточных технологий и в первую очередь мезенхимальных стволовых клеток.

Лечение диабета стволовыми клетками отзывы

Во-первых, по нашим данным и по данным литературы, стволовых клеток в процессе культивирования теряют антигены гистосовместимости, ответственные за иммунный конфликт. Кроме того, стволовые клетки от молодых здоровых доноров обладают наиболее выраженным пролиферативным потенциалом и более активно продуцируют биологически активные соединения по сравнению с клетками от взрослых и пожилых людей. При неосложненном сахарном диабете мы рекомендуем применять высокодозное внутривенное введение клеток (200 – 300 млн) При осложненном заболевании стволовые клетки следует применить внутривенно и локально. Так, при формировании диабетической стопы внутривенное и локальное применение клеток позволяет добиться нормализации углеводного обмена, заживления трофических повреждений и обойтись без угрожающей ампутации поврежденной стопы. Клинический эффект более выражен в случаях применения клеток в более ранние сроки заболевания. Применение стволовых клеток повышает регенеративные возможности как поджелудочной железы, стимулируя пролиферацию b-клеток, так и способствует регенерации других органов, вовлеченных в патологический процесс при сахарном диабете. При этом удается добиться длительной ремиссии и независимости пациентов от инсулина, существенного улучшения качества жизни пациента, страдающего сахарным диабетом.

Лечение диабета стволовыми клетками России

Опыт показал, что наиболее перспективными для клинического применения являются костномозговые мезенхимальные стволовые клетки, которые, в отличие от эмбриональных и фетальных стволовых клеток, безопасны в плане возможной опухолевой трансформации и исключают ряд этических проблем при их применении. При сахарном диабете донорские стволовые клетки являются наиболее подходящими.

ᐉ Лечение сахарного диабета стволовыми клетками в Киеве и Одессе • терапия диабета стволовыми клетками

Для клеточной терапии используются аутологичные СК – собственные, «родные» клетки пациента. Они обеспечивают стойкий эффект от терапии и являются абсолютно безопасными, то есть не вызывают никаких негативных последствий в организме.

Забор производится следующим образом:

• для получения аспирата костного мозга проводится пункция подвздошной кости под местной анестезией. Процедура является совершенно безопасной для пациента, человек возвращается к нормальной жизни через полчаса после проведения процедуры.
• процедура липоаспирации (забора необходимого объема жировой ткани) малоинвазивна и комфортно переносится пациентом, проводится под действием местной анестезии.

 

Введение аутоМСК осуществляется в амбулаторных условиях посредством одного/комбинации двух способов:

• Медленная внутривенная инъекция.
• Внутриартериальное введение для лечения определённых органов.
• Спинномозговая инъекция с целью преодоления гемато-энцефалического барьера.
• Инъекция непосредственно в повреждённый орган.

 

Выбирайте результативное и комфортное лечение сахарного диабета: пара визитов в клинику и максимум час вашего времени на введение клеточного препарата!

 

 

Ряд доступных научных изобретений компании «SmartCell» и патенты, полученные на них, лучше всяких слов указывают на потенциал компании и профессионализм наших специалистов.

Но самое главное – это то, что мы осознаем всю важность нашей работы, масштабность и эффективность результата, который она приносит уже сейчас!

Мы стоим на страже вашего здоровья Сегодня.

Мы строим будущее, которое принесет вам уверенность Завтра.

Текущий прогресс в терапии стволовыми клетками сахарного диабета 1 типа | Исследования и терапия стволовыми клетками

Сахарный диабет (СД) — это группа хронических метаболических нарушений, характеризующихся гипергликемией из-за недостаточной секреции инсулина или инсулинорезистентности. СД в основном делится на четыре категории: сахарный диабет 1 типа (СД1), сахарный диабет 2 типа (СД2), гестационный диабет и моногенный диабет. Пациенты с СД1 нуждаются в ежедневных инъекциях инсулина из-за абсолютной недостаточности эндогенного инсулина, вызванной аутоиммунным разрушением β-клеток поджелудочной железы.Таким образом, диабет 1 типа также известен как инсулинозависимый СД. Пациентам с диабетом 2 типа могут потребоваться инъекции экзогенного инсулина, когда пероральные препараты не могут должным образом контролировать уровень глюкозы в крови. Диабет без надлежащего лечения может вызвать множество осложнений. Острые осложнения включают гипогликемию, диабетический кетоацидоз или гиперосмолярную некетотическую кому (HHNC). Долгосрочные осложнения включают сердечно-сосудистые заболевания, диабетическую нефропатию и диабетическую ретинопатию [1]. Хотя гипергликемию можно уменьшить с помощью лекарств или введения экзогенного инсулина, эти методы лечения не могут обеспечить физиологическое регулирование уровня глюкозы в крови.Следовательно, идеальное лечение диабета должно восстанавливать как выработку инсулина, так и регуляцию секреции инсулина глюкозой у пациентов (рис. 1).

Рис. 1

Попытки вылечить СД1. Открытие инсулина увеличило продолжительность жизни пациентов с СД1, а успехи в трансплантации островков / поджелудочной железы предоставили прямые доказательства возможности восстановления β-клеток in vivo для лечения СД1. Однако ограничение нехватки поджелудочной железы побудило ученых создавать МПК и даже целую поджелудочную железу in vitro из чЭСК, ИПСК и взрослых стволовых клеток.Исследования, посвященные иммунному механизму разрушения Т / В-клеток при СД1, сделали прорыв. Генная терапия показала большие перспективы в качестве потенциального терапевтического средства для лечения СД1, хотя ее безопасность все еще требует подтверждения на людях.

Клиническая трансплантация поджелудочной железы или островков считается возможным вариантом лечения пациентов с СД1 с плохим гликемическим контролем. Доктор Ричард Лиллехей провел первую трансплантацию поджелудочной железы в 1966 году [2]. До 2015 года более 50 000 пациентов (> 29 000 в США и> 19 000 в других странах) во всем мире прошли трансплантации поджелудочной железы согласно Международному регистру трансплантатов поджелудочной железы (IPTR) [3].Трансплантация островковых клеток была впервые проведена в 1974 году. Однако попытки рутинной трансплантации островковых клеток как средства обращения вспять диабета 1 типа были затруднены из-за ограниченной доступности островков и иммунного отторжения. В 2000 году Шапиро и др. сообщили, что семь последовательных пациентов с диабетом типа 1 достигли устойчивой инсулино-независимой зависимости после лечения иммуносупрессией без глюкокортикоидов в сочетании с инфузией достаточной массы островков. Более того, у всех семи пациентов наблюдались жесткий гликемический контроль и коррекция уровня гликированного гемоглобина.Это лечение стало известно как Эдмонтонский протокол [4]. За последние два десятилетия непрерывные улучшения в изоляции островков и иммуносупрессии повысили эффективность трансплантации островков поджелудочной железы, и примерно 60% пациентов с СД1 достигли инсулиновой независимости через 5 лет после трансплантации островков [3, 5,6,7,8] .

Однако нехватка доноров поджелудочной железы во всем мире для клинической трансплантации островков остается серьезной проблемой. Интенсивные исследования были проведены для создания IPC или островковых органоидов in vitro, поскольку предполагалось, что плюрипотентные стволовые клетки человека (hPSC) будут применяться в регенеративной медицине.Источники для создания IPC или островковых органоидов in vitro в основном включают hPSC (эмбриональные стволовые клетки человека (hESC) и индуцированные человеком плюрипотентные стволовые клетки (hiPSC)), взрослые стволовые клетки и дифференцированные клетки из зрелых тканей, которые могут быть трансдифференцированы в IPC. . Современные стратегии создания МПК в основном основаны на подходах, имитирующих нормальное развитие поджелудочной железы. Предполагается, что полученные IPC экспрессируют специфические биологические маркеры нормальных β-клеток, которые определяют статус терминальной дифференцировки, такие как MAFA (основной фактор транскрипции лейциновой молнии, экспрессируемый в зрелых β-клетках и отсутствующий в предшественниках поджелудочной железы и других типах клеток), NEUROD1 (нижестоящий фактор NGN3, экспрессируемый в большинстве эндокринных клеток поджелудочной железы, включая β-клетки), и PDX1 / NKX 6.1 (ограниченная коэкспрессия в β-клетках), а также ключевые функциональные особенности взрослых β-клеток, включая стимулированную глюкозой секрецию инсулина (GSIS) и секрецию C-пептида [9,10,11,12,13,14]. Кроме того, после имплантации пациентам с СД или животным с иммунодефицитным диабетом эти генерируемые in vitro МПК или островковые органоиды должны реагировать на изменение уровня глюкозы в крови и производить достаточное количество инсулина и, наконец, обращать вспять гипергликемию.

За последние два десятилетия было успешно разработано множество протоколов для создания IPC или островковых органоидов in vitro.В этом обзоре мы обобщили результаты исследований в области создания МПК и островковых органоидов из чПСК и взрослых стволовых клеток, а также новые технологические достижения в терапии СД1 на основе стволовых клеток.

Генерация МПК из эмбриональных стволовых клеток (ЭСК) и индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК)

ЭСК представляют собой плюрипотентные клетки, выделенные из внутренней клеточной массы бластоцисты, раннего эмбриона млекопитающего, который имплантируется в матку. ESC демонстрируют характеристики бесконечной пролиферативной способности и самообновления и способны дифференцироваться в несколько типов взрослых клеток in vitro [15].ИПСК, которые перепрограммируются из соматических клеток, обладают такой же способностью к пролиферации и дифференцировке, как и ЭСК. Следовательно, hPSC представляют собой многообещающую платформу для производства in vitro клеток, секретирующих инсулин. Этические вопросы применения ESC до сих пор вызывают споры из-за их происхождения. Напротив, ИПСК происходят из взрослых соматических клеток, которые были перепрограммированы обратно в эмбрионоподобное плюрипотентное состояние с использованием факторов Яманака [16, 17]. В течение последних двух десятилетий было опубликовано множество методов получения IPC из hPSC [9,10,11,12,18,19,20,21,22].

Обычно схемы генерации функциональных IPC из hPSCs были основаны на имитации развития in vivo эмбриональной поджелудочной железы (Fig. 2). Основные этапы развития поджелудочной железы эмбриона включают развитие дефинитивной энтодермы (DE), примитивной кишечной трубки (PGT), предшественника поджелудочной железы (PP), предшественника эндокринной системы (EP) и гормон-экспрессирующих эндокринных клеток. Путем добавления различных цитокинов (например, эпидермального фактора роста, bFGF) и модуляторов передачи сигналов (например, костных морфогенетических белков, ингибиторов γ-секретазы) на каждую стадию для активации или ингибирования определенных сигнальных путей (например,g., Notch, Wnt), участвующих в генерации взрослых β-клеток, судьба hPSC-клеток трансформируется в фенотип β-клеток [18, 20, 23].

Рис. 2

Получение инсулин-продуцирующих β-клеток из hPSC. Схематическая иллюстрация протокола дифференцировки для создания инсулин-продуцирующих β-клеток из hPSCs путем имитации развития эмбриона поджелудочной железы in vivo. Ключевые молекулы всех ключевых стадий развития β-клеток островков поджелудочной железы проиллюстрированы

D’Amour et al.разработали первый пошаговый протокол для производства клеток, экспрессирующих эндокринные гормоны, которые были способны синтезировать и высвобождать несколько гормонов из чЭСК. Однако на заключительном этапе средний процент инсулин-положительных клеток в дифференцированных культурах клеток hES составлял всего 7,3%. Более того, эти полигормональные клетки не реагировали на стимул с высоким содержанием глюкозы [18]. Известно, что поджелудочная железа плода также обладает этими характеристиками, и предыдущие исследования показали, что ткани поджелудочной железы плода человека могут функционально развиваться после трансплантации животным [24,25,26,27].Таким образом, авт. Решили определить, могут ли эти незрелые β-клетки, полученные из hESCs, созревать в функциональные β-клетки в среде in vivo. Они сгенерировали клетки энтодермы поджелудочной железы (похожие на ткань поджелудочной железы плода от 6 до 9 недель), используя оптимизированный протокол, а затем трансплантировали их иммунодефицитным мышам. Клетки энтодермы поджелудочной железы успешно дифференцировались и созрели в β-подобные клетки в ответ как на гипогликемию, вызванную голоданием, так и на введение глюкозы, и поддерживали нормальный гомеостаз глюкозы в течение 3 месяцев [28].

Сходным образом генерация IPC из iPSCs основана на последовательной регуляции специфических сигнальных путей, участвующих в развитии поджелудочной железы. Tateishi et al. впервые продемонстрировали, что ИПСК, происходящие из фибробластов кожи, способны продуцировать островковые кластеры (ILC) in vitro, имитируя развитие поджелудочной железы in vivo. Однако при высокой стимуляции глюкозой (40 мМ) количество С-пептида, секретируемого ИЛЦ, полученными из ИПСК, и ИЛЦ, полученными из ЭСК, составляло только 0,3 нг / мкг ДНК и 0,15 нг / мкг ДНК, соответственно [29].

Хотя вышеупомянутые исследования подтвердили, что hESCs и hiPSCs обладают потенциалом дифференцироваться в IPC, эта дифференциация проводится только осторожно из-за низкой эффективности дифференцировки протоколов и полигормональных свойств этих β-подобных клеток.

Один из прорывов был сделан Резанией и др. в 2014 году, и авторы сообщили о более подробном протоколе и сгенерировали зрелые и функциональные IPC из hPSC, которые были сопоставимы с человеческими β-клетками. Протокол дифференцировки был разделен на 7 последовательных стадий, включая дефинитивную энтодерму (стадия 1), узел примитивной кишки (стадия 2), задняя часть передней кишки (стадия 3), энтодерма поджелудочной железы (стадия 4), эндокринные предшественники поджелудочной железы (стадия 5), незрелые β клетки (стадия 6) и созревающие β-клетки (стадия 7).Полученные клетки экспрессировали ключевые маркеры зрелых β-клеток, такие как MAFA, PDX1 / NKX6.1 и INS, и показали функциональное сходство с островками человека после трансплантации in vivo. Эти β-подобные клетки быстро обращали гипергликемию у мышей с STZ-диабетом, секретируя С-пептид и инсулин [20]. Тем не менее, клетки S7 (стадия 7) не были эквивалентны зрелым β-клеткам человека. Клетки S7 демонстрировали очень слабый и тупой ответ на стимуляцию высокой глюкозой, который отличается от ответа зрелых островковых β-клеток.Более того, масштабируемая система культивирования на основе суспензии, разработанная Paliuca et al. показали возможность создания крупномасштабных β-клеток, полученных из стволовых клеток (SC-β) [9]. Экспрессия NGN3 отмечает начало эндокринной дифференцировки. Предыдущие исследования подтвердили, что ингибирование сигнального пути Notch с помощью ингибиторов γ-секретазы или ингибиторов BMP является важным для индукции NGN3 с последующим добавлением фактора роста фибробластов 10 и фактора роста кератиноцитов (KGF), что приводит к устойчивой генерации PDX1. ⁺ предшественников поджелудочной железы и увеличение экспрессии инсулина в потомстве, происходящем от hPSC [9, 20].Однако Russ et al. продемонстрировали, что использование ингибиторов BMP способствовало преждевременной индукции эндокринной дифференцировки в предшественниках поджелудочной железы PDX1 ⁺ и что отказ от добавления при спецификации поджелудочной железы может успешно снизить образование полигормональных клеток. Последующее воздействие смеси ретиноевой кислоты и эпидермальных факторов роста (EGF) / KGF эффективно индуцировало образование клеток-предшественников PDX1 ⁺ /NKX6.1 ⁺ , которые дифференцировались в IPC in vitro [10].Недавно Yabe et al. сообщили, что добавление селективного ингибитора гликоген-синтазы-киназы-3 β (GSK-3β) (заменителя Wnt3a; считается ключевой молекулой для окончательной энтодермальной индукции от hPSC) во время дефинитивной энтодермальной индукции значительно снижает уровень гибели энтодермальных клеток. [12, 18, 30]; более того, образование сфероидов постендокринных клеток-предшественников, а не образование монослоя было критическим для генерации IPCs из hiPSCs, что может быть объяснено уникальной архитектурой островков взрослых.

Среди вышеуказанных исследований полученная популяция клеток содержит в среднем 45% β-клеток, а фенотипы остальных клеток не выяснены. Идентификация типов клеток, которые образовались во время дифференцировки, особенно важна для улучшения дифференцированной доли β-клеток. В недавнем исследовании секвенирование одноклеточной РНК в hPSCs, подвергающихся in vitro дифференцировке β-клеток, картировало исчерпывающее описание продукции клеток во время дифференцировки стволовых в β-клетки [31].Четыре отдельные популяции клеток были выделены и идентифицированы из островков, полученных из стволовых клеток, включая клетки SC-β, α-подобные полигормональные клетки, неэндокринные клетки и энтерохромаффинные клетки, полученные из стволовых клеток (SC-EC). Исследование in vitro подтвердило, что α-подобные полигормональные клетки являются транзиторными по отношению к клеткам SC-α и что неэндокринные клетки способны генерировать экзокринные клетки (ацинарные, мезенхимальные и протоковые клетки поджелудочной железы). Кроме того, CD49a был охарактеризован как поверхностный маркер клеток SC-β, но не β-клеток взрослых островков.Кроме того, клетки SC-β могут быть очищены до 80% от островков SC с использованием масштабируемого метода реагрегации и магнитной сортировки.

Поскольку было показано, что получаемые от пациентов hiPSC обеспечивают огромные преимущества для изучения патогенеза и патофизиологии заболевания in vitro, исследования по получению iPSC от пациентов с диабетом вызвали большой интерес. ИПСК, специфичные для пациента, могут преодолевать существующие препятствия в терапии стволовыми клетками, такие как иммунное отторжение и иммунное несоответствие, и обеспечивать платформу для создания персонализированной модели заболевания для исследования патогенных механизмов и поиска терапевтических методов лечения.Maehr et al. успешно генерировали hiPSC из фибробластов кожи пациентов с TIDM (T1DM-specific iPSCs, DiPSCs). Эти DiPSCs напоминали ESCs в глобальном профиле экспрессии генов и были способны дифференцироваться в клоны клеток поджелудочной железы, прокладывая путь генерации SC-β клеток T1DM и делая возможной трансплантацию потомства поджелудочной железы, полученного из аутологичных стволовых клеток, для T1DM [32]. В 2015 году Millman et al. подтвердили, что клетки SC-β, полученные из DiPSC, функционально напоминают β-клетки взрослых островков как in vivo, так и in vitro.Тесты GSIS показали, что при высокой стимуляции глюкозой (инкубация 20 мМ в течение 30 мин) клетки SC-β без диабета и диабета (ND) секретировали 2,0 ± 0,4 и 1,9 ± 0,3 мМЕ человеческого инсулина на 10 ³ клеток, соответственно, и оба из этих клеток функционировали аналогично взрослым первичным островкам в предыдущем исследовании. После трансплантации мышам с иммунодефицитом ND функцию приживления оценивали с помощью сывороточного человеческого инсулина до и через 30 минут после инъекции глюкозы. В ранний момент времени (2 недели после трансплантации) большинство трансплантатов реагировали на глюкозу и высвобождали больше инсулина после инъекции глюкозы, а коэффициент секреции инсулина после стимуляции глюкозой в среднем составлял 1.4 и 1,5 для клеток SC-β T1DM и ND соответственно. Влияние этих трансплантатов на секрецию инсулина наблюдалось в течение нескольких месяцев. Следует отметить, что по сравнению с ранним временем, через 12–16 недель, содержание человеческого инсулина увеличилось примерно в 1,5 раза после стимуляции глюкозой [33]. Следует признать, что среди пациентов с СД1 существуют различия, и для будущего клинического использования необходимо разработать большее количество конкретных линий стволовых клеток от СД1. Хотя DiPSCs являются альтернативным источником клеточной заместительной терапии диабета, некоторые линии T1DM-специфических стволовых клеток показали низкую эффективность в создании предшественников поджелудочной железы PDX1 ⁺ [34].По оценке с помощью проточной цитометрии, количество IPC, полученных из ИПСК ND (25-50,5%), было сопоставимо с числом β-клеток, обнаруженных в первичных островках человека, тогда как количество IPC, дифференцированных из линий ИПСК T1DM, было намного ниже (15,9%). [35, 36]. При строгом протоколе дифференцировки предшественники поджелудочной железы, полученные из ИПСК СД1, показали более низкую экспрессию PDX1, чем ИПСК НД на определенной стадии дифференцировки. Эпигенетические изменения, возникающие в результате дисметаболизма при СД1, могут быть причиной низкого выхода β-клеток из ИПСК СД1.Обработка DE-клеток временным деметилированием спасала экспрессию PDX1 путем ингибирования отложения метильных групп на цитозиновых остатках ДНК и приводила к дифференцировке DE-клеток в IPCs [36]. Было показано, что влияние деметилирования на дифференцировку IPC способствует индукции панкреатических предшественников, а не индукции DE [37].

Генерация предшественников поджелудочной железы из ЭСК и ИПСК

Предшественники поджелудочной железы, которые коэкспрессируют специфические маркеры, необходимые для индукции судьбы β-клеток, являются решающим клеточным состоянием при дифференцировке hPSC в β-клетки in vitro.Фактор транскрипции гомеобокса 1 поджелудочной железы и двенадцатиперстной кишки (PDX1) и локус 1, связанный с гомеобоксом транскрипции NK6 (NKX6.1), рассматриваются как регуляторные факторы дифференцировки DE в предшественники поджелудочной железы [38]. Примечательно, что высокая коэкспрессия PDX1 и NKX6.1 в предшественниках поджелудочной железы важна для эффективной генерации зрелых и функциональных β-клеток [39, 40].

Следует отметить, что эффективность и безопасность предшественников поджелудочной железы, которые коэкспрессируют PDX1 и NKX6.1, для лечения СД1 в настоящее время оцениваются в клинических испытаниях компанией ViaCyte.Таким образом, для ускорения клинических испытаний необходимы повышение продукции β-клеток, полученных из hPSC, оптимизация протоколов дифференцировки in vitro во многих аспектах и ​​создание высокой популяции предшественников PDX1 ⁺ /NKX6.1 ⁺ . Было проведено множество исследований, чтобы определить подходящий коктейль цитокинов для имитации развития in vivo [41,42,43]. Недавно Ностро и соавт. продемонстрировали, что комбинация EGF и никотинамида индуцировала более высокую продукцию NKX6.1 ⁺ предшественников поджелудочной железы в прикрепленной культуре [44]. Важно, что авт. Сосредоточились на временном окне дифференцировки передней кишки в энтодерму поджелудочной железы и подтвердили, что размер популяции NKX6.1 ⁺ уменьшается с увеличением продолжительности. Хотя предыдущие исследования показали, что поддержание клеточной агрегации в процессе дифференцировки может значительно повысить эффективность предшественников поджелудочной железы [10, 45, 46], влияние изменений условий культивирования, которые влияют на физическую среду клеток, на дифференцировку предшественников поджелудочной железы все еще менее изучен.Memon et al. показали, что генерация PDX1 ⁺ /NKX6.1 ⁺ предшественников поджелудочной железы может быть резко индуцирована после диссоциации и репликации энтодермальных клеток поджелудочной железы при половинной плотности в монослойной культуре [47]. Интересно, что была обнаружена новая популяция клеток NKX6.1 ⁺ / PDX1 ^—, которая обладает потенциалом генерировать функциональные β-клетки, и та же группа подтвердила, что этот тип клеток является новым типом клеток-предшественников поджелудочной железы [48 ].

Еще одна важная проблема, которую необходимо решить, прежде чем предшественники поджелудочной железы, полученные из hPSC, можно будет использовать в клинике, — это то, как среда реципиента in vivo влияет на созревание и дифференцировку этих недифференцированных клеток.Хотя многие исследования подчеркнули важность среды in vivo в стимулировании дифференцировки островковых клеток, системный механизм, регулирующий ответ трансплантированных клеток на среду in vivo, изучен недостаточно [9, 20, 21]. Совсем недавно Legøy et al. подтвердили, что кратковременное воздействие инкапсулированных предшественников поджелудочной железы в среду in vivo было полезно для определения клеточной судьбы, о чем свидетельствуют повышенные характеристики протеома островков [49]. Эти эффекты могут быть частично опосредованы уровнями ядерного фактора гепатоцитов 1-α (HNF1A) и ядерного фактора гепатоцитов 4-α (HNF4A) у реципиентов.

Создание островковых органоидов / островков из ESCs и iPSCs

Панкреатический островок Лангерганса состоит из α, β, δ, ε и панкреатических полипептидных клеток [46, 50]. Многие исследования подчеркнули важность реципрокной координации и дополнительных взаимодействий различных типов островковых клеток для гемостаза глюкозы [51,52,53,54]. Таким образом, это может быть полезно для производства целых островков или островковых органоидов, а не для дифференциации клеток в определенный тип.

Органоиды определяются как трехмерные культуры, поддерживаемые in vitro, которые могут быть получены из взрослых тканей или hPSC и воспроизводят морфологию in vivo, клеточную архитектуру и органоспецифические функции исходной ткани.Kim et al. разработали островковые органоиды из hPSCs, которые показали ответ глюкозы in vitro и in vivo [55]. Эндокринные клетки (ЭК) были созданы из hPSC с использованием многоступенчатого протокола и экспрессировали гормоны поджелудочной железы. Примечательно, что диссоциированные ЭК спонтанно образовывали островковые сфероиды, называемые кластерами эндокринных клеток (КЭК), в оптимальных условиях трехмерного культивирования в течение 24 часов. Диаметр КЭП составлял примерно 50–150 мкм и содержал 5 × 10 ⁴ клеток. ECC состояли из нескольких типов островковых эндокринных клеток, помимо α-клеток, что указывает на то, что ECC, полученные из hPSC, частично сходны с островками взрослого человека.После стимуляции высокой глюкозой (27,5 мМ) в течение 1 ч, ЭКК показали увеличение секреции как инсулина, так и С-пептида, с 1,01 ± 0,22% до 2,6 ± 0,21% и с 159,6 ± 20,01 пмоль / л до 336,3 ± 29,21 пмоль / L соответственно. Кроме того, ECC проявляли внутриклеточные колебания Ca ²⁺ под воздействием высокого уровня глюкозы. Кроме того, крупным прорывом стало то, что после имплантации ЭКК мышам с STZ-индуцированным диабетом нормогликемия быстро достигалась в течение 3 дней. В предыдущих исследованиях трансплантированным ЭК, полученным из hPSC, требовался длительный период (более 40 дней) для нормализации уровня глюкозы у мышей с диабетом [9, 10, 20, 28].Таким образом, это исследование показало, что было многообещающим создать функциональные островковые органоиды из hPSC и предоставило альтернативный источник клеток для лечения диабета. Вскоре после этого на основе биомиметического 3D-каркаса островковые органоиды были успешно получены из hESCs [56]. Органоиды содержали все типы клеток поджелудочной железы (α, β, δ и клетки панкреатического полипептида), специфические маркеры зрелых β-клеток, а также секреторные гранулы инсулина, которые характеризовались круглым электронно-плотным кристаллическим ядром, окруженным характерным большим , ясный нимб.Сообщается, что гранулы инсулина являются показателем зрелых β-клеток и ключевым участником гомеостаза глюкозы [36, 57]. Как правило, гранулы инсулина во взрослых β-клетках дифференцировались в соответствии с формой и плотностью ядра. По данным просвечивающей электронной микроскопии, гранулы инсулина обычно обладают характерным «ореолом», который является продуктом фиксации глутарового альдегида, которого нет в других эндокринных гранулах. Во многих исследованиях сообщалось о замечательных гранулах инсулина во время дифференциации hPSCs в IPC [9, 20].Эксперименты по загрузке глюкозы показали, что органоиды островков демонстрируют резкое увеличение секреции инсулина в условиях высокого уровня глюкозы. В тех же условиях стимуляции глюкозой (экспозиция от 5,5 до 25 мМ) в 3D-индуцированных клетках содержание инсулина увеличивалось в семь раз, тогда как в 2D-индуцированных клетках содержание инсулина увеличивалось в 3,7 раза. Эти результаты свидетельствуют о том, что 3D-индуцированные МПК более чувствительны к стимуляции глюкозой из-за их повышенной зрелости.

Фундаментальные исследования развития островков во время эмбриогенеза будут способствовать оптимизации протоколов дифференциации hPSCs в трехмерные кластеры островков или островковые органоиды.Традиционная модель развития островков основана на эпителиально-мезенхимальном переходе (EMT) во время дифференцировки предшественников поджелудочной железы. Однако эта гипотеза недавно была оспорена исследованием, в котором были картированы динамические изменения транскриптов, участвующих в образовании островков [46]. Sharon et al. сообщили, что наряду с дифференцировкой EP они поддерживают интактную межклеточную адгезию и формируют почкоподобные предшественники островков (определяемые как полуостровоподобные структуры), а не подвергаются EMT.Дальнейшее создание клеток SC-β in vitro показало, что поддержание клеточной адгезии может эффективно индуцировать чЭСК в структуры, подобные полуострову. Важно отметить, что эти полуостровоподобные кластеры могут генерировать моногормональные клетки INS ⁺ и GCG ⁺ после трансплантации мышам SCID. Это исследование обеспечивает новую основу для понимания островкового эмбриогенеза и предлагает новые идеи по оптимизации текущих протоколов дифференцировки клеток SC-β.

Создание межвидовых химер поджелудочной железы из стволовых клеток поджелудочной железы (PSC)

Межвидовые химеры, определяемые как организмы, клетки которых происходят как минимум от двух разных видов, способны производить органы, полностью состоящие из клеток донорского происхождения.Таким образом, химеры человека и животного обладают большим потенциалом для обеспечения иммуносовместимых органов человека, специфичных для пациента, для трансплантации.

В 2010 году Кобаяши и др. успешно генерировали функциональную поджелудочную железу крыс у мышей PDX1 ^{— / —} (нокаут панкреатогенеза) посредством межвидовой комплементации бластоцист [58]. Поджелудочная железа, полученная из ИПСК крысы (поджелудочная железа крысы ^M ) у мышей PDX1 ^{— / —} проявляла как экзокринные, так и эндокринные характеристики и экспрессировала несколько ферментов и гормонов поджелудочной железы.Кроме того, результаты тестирования толерантности к глюкозе (GTT) во взрослом возрасте показали, что секреция эндогенного инсулина увеличивалась при высоком уровне глюкозы в крови, и гомеостаз глюкозы сохранялся. Недавно та же группа сообщила об обратном эксперименте; PSC мыши инъецировали в бластоцисты крысы PDX1 ^{— / —} для создания поджелудочной железы (поджелудочная железа мыши ^R ) размером с поджелудочную железу крысы с клетками поджелудочной железы, происходящими в основном из PSC мыши [59]. Наиболее важно то, что изолированные островки поджелудочной железы мыши ^R были впоследствии инъецированы STZ-индуцированным диабетическим мышам, и функциональная индуцированная глюкозой секреция инсулина была успешно установлена ​​у реципиентов в течение более 1 года.Эти данные убедительно подтверждают гипотезу о том, что органы, полученные из донорских ПСХ, могут быть созданы в ксеногенной среде, и предоставляют теоретическую возможность применения островков, полученных из донорских ПСХ, созданных межвидовой комплементацией бластоцист между животными и людьми в клинических испытаниях. Стоит отметить, что поджелудочная железа крысы ^M имела размер поджелудочной железы крысы, а не размер поджелудочной железы мыши или промежуточный размер, тогда как поджелудочная железа мыши ^R была размером поджелудочной железы мыши.Таким образом, чтобы адаптировать межвидовую комплементацию бластоцист для пациентов, кажется необходимым генерировать органы у животных, которые ближе к людям как по размеру, так и по эволюционной дистанции, например, овцы, свиньи и нечеловеческие приматы (NHP). Экзогенные поджелудочные железы были получены in vivo у трансгенных клонированных свиней путем комплементации бластоцист [60]. В этом исследовании бластомеры донорской морулы, полученные из клонированных эмбрионов женского пола, вводили в морулу плодов мужского пола с нарушенным панкреатогенезом, и у взрослых химерных свиней формировались морфологически и функционально нормальные поджелудочные железы донорского происхождения.Кроме того, сообщалось о PDX1 ^{— / —} овец, созданных с использованием CRISPR / Cas9, которые потенциально могут служить хозяином для генерации межвидовых органов [61]. Однако комплементация бластоцист не смогла генерировать химеры в NHPs [62].

Дифференциация взрослых стволовых клеток в МПК

Поиск взрослых стволовых клеток поджелудочной железы

Поджелудочная железа взрослого состоит из двух уникальных частей: экзокринной поджелудочной железы и эндокринной поджелудочной железы с уникальной морфологией и функцией соответственно.Поджелудочная железа возникает из двух отдельных зачатков на дорсальной и вентральной поверхностях задней части передней кишки. Исследования по отслеживанию клонов продемонстрировали, что все зрелые клетки поджелудочной железы были получены из клеток-предшественников PDX1 ⁺ / PTF1A ⁺ [63, 64]. Однако, если в поджелудочной железе взрослых животных и человека обнаруживаются стволовые клетки поджелудочной железы, то то, как эти клетки участвуют в регенерации β-клеток, все еще обсуждается. Гипотеза была первоначально подтверждена гистологическими наблюдениями за регенерацией, происходящей в протоках поджелудочной железы взрослых грызунов после перевязки протоков поджелудочной железы (PDL) [65].Однако исследования по отслеживанию генетических клонов показали, что не было никакого вклада в регенерацию эндокринной системы во время взрослой жизни или после травмы, и основным механизмом было усиление репликации только с помощью уже существующих β-клеток [63, 66, 67]. В 2007 году подтверждающие данные были получены из исследования Xu et al., В котором эндокринные предшественники NGN3 ⁺ (самый ранний фактор транскрипции, специфичный для островковых клеток) появились в выстилке протоков после PDL у мышей и дали начало всем типам островковых клеток. клетки, в том числе глюкозочувствительные β-клетки [68].Кроме того, в экспериментах по репрограммированию α-β-клеток сообщалось об увеличении пролиферации и эктопических предшественниках поджелудочной железы NGN3 ⁺ [69, 70]. В заключение, неясно, существуют ли взрослые стволовые клетки поджелудочной железы в зрелом возрасте. Недавние события в секвенировании одноклеточной РНК являются многообещающими для картирования динамических изменений экспрессии генов в течение взрослой жизни или после травм поджелудочной железы животных и человека, для построения траекторий дифференцировки поджелудочной железы / островковых клеток и для иллюстрации механизмов, участвующих в регенерации β-клеток.

Стволовые клетки из протоков поджелудочной железы

Теоретически эпителиальные клетки протоков поджелудочной железы обладают многообещающей способностью к генерации β-клеток, потому что оба происходят от одного и того же эмбрионального предшественника [46, 71]. Почкование β-клеток или новых островков, образующихся из эпителия протоков, происходит во время регенерации поджелудочной железы у взрослых, о чем сообщалось [72, 73]. С тех пор были разработаны исследования по перепрограммированию протоков поджелудочной железы в β-клетки. Ramiya et al. изолировали эпителиальные клетки протока поджелудочной железы от взрослых мышей с предиабетическим диабетом (NOD), культивировали их in vitro, и в результате образовались ILC, содержащие α, β и δ клетки.Впоследствии уровень глюкозы в крови мышей NOD с диабетом снизился с 400 до 180–220 мг / дл за 7 дней [74]. Более того, Bonner-Weir et al. продемонстрировали, что эпителий протока поджелудочной железы может расширяться и далее дифференцироваться в функциональные островковые ткани в системе 3D-культивирования на основе Matrigel in vitro [75]. Дальнейшие исследования показали, что неэндокринные эпителиальные клетки поджелудочной железы (NEPEC) CK19 ⁺ могут дифференцироваться в β-клетки in vitro [76].

За последние два десятилетия были предприняты попытки оптимизировать протоколы генерации IPC из стволовых клеток, полученных из протоков поджелудочной железы.Поскольку CA19-9 и CD133 были идентифицированы как специфические мембранные белки стволовых клеток, происходящих из протоков поджелудочной железы, стало легче очистить эти клетки от поджелудочной железы взрослого человека [77, 78]. Было продемонстрировано, что различные факторы роста (например, bFGF, EGF и KGF) способствуют пролиферации и дифференцировке стволовых клеток, происходящих из протоков поджелудочной железы человека [74, 79]. Обычно эпителиальные клетки проявляют ограниченную митотическую активность in vitro. Corritore et al. разработали протокол дифференцировки, в котором изолированные клетки протока поджелудочной железы человека из поджелудочной железы были вынуждены пройти ЭМП, чтобы добиться фенотипического изменения и позволить им широко размножаться.После пролиферации этих клеток in vitro клетки, происходящие из протоков поджелудочной железы, дифференцировались в IPC с большим набором экспрессии специфических маркеров и секреции инсулина [78]. Совсем недавно Zhang et al. сообщили, что диабетическим мышам, непрерывно вводившим гастрин и EGF, ускорялась трансдифференцировка протоковых клеток SOX9 ⁺ в IPC и, следовательно, поддерживался гомеостаз глюкозы в крови [80].

Нестин-положительные мезенхимальные стволовые клетки островков

Нестин представляет собой промежуточный филаментный белок, который специфически экспрессируется в нейрональных и мышечных клетках-предшественниках [81, 82].Недавние исследования показали, что нестин-положительные (нестин ⁺ ) клетки располагались в островках поджелудочной железы и могли дифференцироваться в МПК и островковые кластеры клеток (рис. 3), и теперь нестин признан критическим маркером предшественников поджелудочной железы [ 83, 84]. Zulewski et al. впервые продемонстрировали существование отдельной клеточной популяции в островках, выделенных из поджелудочной железы человека, которые экспрессируют нестин, названных нестин-положительными клетками-предшественниками, полученными из островков (NIP). Эти НИП проявляли черты стволовых клеток и были способны генерировать клетки с экзокринным или эндокринным фенотипом поджелудочной железы in vitro.Что наиболее важно, окончательно дифференцированные клетки были способны секретировать гормоны поджелудочной железы, такие как инсулин и глюкагон [85]. Другое исследование, проведенное той же группой, показало, что НПВ также демонстрируют характеристики стволовых клеток боковой популяции костного мозга (SP) из-за их коэкспрессии переносчика АТФ-связывающей кассеты ABCG2, который, как ранее было продемонстрировано, является основным компонентом фенотипа SP. [85,86,87]. Это было дополнительно подтверждено исследованием, показывающим, что НПВ, выделенные из поджелудочной железы плода человека, экспрессируют ABCG2 и нестин [88].Более того, CD44, CD90 и CD147, которые представляют фенотипы мезенхимальных стволовых клеток костного мозга, также были обнаружены на НПИ. Эти данные убедительно указывают на то, что НПВ имеют высокий потенциал стать альтернативным источником клеток для продуцирования МПК и островков in vitro. Хуанг и др. изолированные и культивируемые НПВ из поджелудочной железы плода человека. В этом исследовании NIPs сформировали островковые кластеры клеток (ICC) в конфлюэнтных культурах. Более того, дифференциация ICC от NIP приводит к увеличению экспрессии гена, специфичного для островков поджелудочной железы, наряду с сопутствующим подавлением ABCG2 и нестина.Кроме того, трансплантация ICC обратила вспять гипергликемию у диабетических мышей NOD-SCID [89].

Рис. 3

Генерация МПК из взрослых стволовых клеток. Взрослые стволовые клетки поджелудочной железы могут быть потенциальным источником МПК. Функциональные IPC были получены из клеток протока поджелудочной железы и NIP, выделенных из островков взрослых. Во время эмбриогенеза печень и поджелудочная железа возникают из общих предшественников энтодермы. Клетки печени могут трансдифференцироваться в IPC посредством эктопической экспрессии факторов транскрипции поджелудочной железы.Кроме того, популяция высокомолекулярных плюрипотентных клеток, называемых HLSC, также может продуцировать IPC in vitro. Стволовые клетки, полученные из костного мозга, демонстрируют способность генерировать кластеры инсулиновых клеток.

Вышеупомянутые исследования НПВ основаны на моделях грызунов. Нечеловеческие модели приматов часто служат важным мостом от лабораторных исследований к клиническому применению; таким образом, получение стволовых клеток / клеток-предшественников поджелудочной железы из NHP вызвало большой интерес. Наше предыдущее исследование показало, что клетки-предшественники поджелудочной железы существуют в поджелудочной железе взрослых обезьян с диабетом 1 типа, а также в поджелудочной железе нормальных обезьян.Выделенные клетки-предшественники поджелудочной железы были способны пролиферировать in vitro и образовывать ICC в среде для дифференцировки. Более того, индуцированная глюкозой секреция инсулина и С-пептида из ICCs предполагает, что ICCs функционально напоминают первичные островки [90]. Ввиду патогенетических различий между STZ-индуцированными диабетическими обезьянами и пациентами с TIDM, все еще необходимо выяснить, присутствуют ли NIP также у пациентов с TIDM.

Дифференциация стволовых клеток костного мозга (BMDSC)

В нескольких исследованиях сообщалось, что BMDSC обладают способностью дифференцироваться в IPC.Tang et al. сообщили, что BMDSC могут спонтанно дифференцироваться и образовывать ICC при непрерывном культивировании с высокими концентрациями глюкозы. ICC экспрессировали несколько генов линии поджелудочной железы, включая INS, GLUT2, глюкозокиназу, островковый амилоидный полипептид, нестин, PDX-1 и PAX6, с развитием β-клеток. Более того, ICC могут реагировать на стимуляцию глюкозой и высвобождать инсулин и C-пептид in vitro, а после имплантации диабетическим мышам гипергликемия обращалась вспять [91]. С тех пор многочисленные исследования продемонстрировали получение МПК из стволовых клеток костного мозга человека и крысы (рис.3). Однако эффективность дифференцировки BMDSC низкая и сильно варьируется в зависимости от текущих протоколов. В частности, количество инсулина, секретируемого этими клетками, было далеко от количества инсулина, секретируемого взрослыми β-клетками. Габр и его коллеги проверили эффективность трех протоколов дифференциации с использованием иммунной метки, и доля сгенерированных IPC была умеренной (≈ 3%) во всех протоколах [92]. Экспрессия генов, ассоциированных с поджелудочной железой, в сгенерированных IPC была довольно низкой по сравнению с экспрессией в островках человека.Оптимизация протоколов дифференцировки для усиления экспрессии конкретных генов путем определения оптимальных молекул и условий культивирования имеет решающее значение. Белки внеклеточного матрикса играют жизненно важную роль в дифференцировке и пролиферации клеток. Было подтверждено, что ламинин, один из внеклеточных матриц поджелудочной железы, усиливает экспрессию инсулина и способствует образованию ICC из BMDSC, тогда как коллаген типа IV влияет на экспрессию NEUROD1 и GCG [93]. Как правило, дифференциация BMDSC на IPC выполняется на неприлипающих полимерных поверхностях и гидрогелях.Недавнее исследование показало, что 3D-культура BMDSC на агаре (гидрогель-образующий полисахарид, широко используемый в биомедицинских исследованиях) в течение 7 дней с последующей 2D-культурой сформированных клеточных кластеров в средах с высоким содержанием глюкозы может усилить продукцию IPC из BMDSC [94]. IPC экспрессировали гены INS на уровне 2215,3 ± 120,8 раз выше, чем BMDSC, тогда как это кратное изменение в предыдущих исследованиях составляло 1,2–2000 раз.

Дифференциация клеток печени

Печень и поджелудочная железа происходят из придатков верхней примитивной энтодермы передней кишки.Позже разделение печени и поджелудочной железы во время органогенеза оставило в обеих тканях мультипотентные клетки, способные генерировать клоны клеток как печени, так и поджелудочной железы. Общее эмбриональное происхождение печени и поджелудочной железы вызывает интригующие предположения о возможности преобразования клеток печени в ЭК поджелудочной железы (рис. 3). Несколько исследований продемонстрировали, что клетки печени взрослых или плода и клетки желчного эпителия способны репрограммироваться в МПК, индуцируя экспрессию эндокринных факторов транскрипции, специфичных для поджелудочной железы [95,96,97,98].Данные in vivo показали, что эти IPC, полученные из печеночных клеток, могут уменьшать гипергликемию после имплантации диабетическим мышам. Однако эффективность перепрограммирования печени в поджелудочную железу все еще невысока, и полученные IPC, вероятно, являются незрелыми β-подобными клетками. Кроме того, Herrera et al. изолировали и охарактеризовали популяцию стволовых клеток печени человека (HLSC). HLSC экспрессируют как мезенхимальные стромальные клетки (MSC), так и маркеры незрелых гепатоцитов. Кроме того, HLSC, экспрессирующие нестин и виментин, способны дифференцироваться во множество клеточных линий, включая эпителиальные, эндотелиальные, остеогенные клетки и клетки с островковой структурой (ILS) [99].Позже Navarro-Tableros et al. подтвердили, что клетки HLS-ILS экспрессируют факторы транскрипции β-клеток, такие как NKX6.1, NKX6.3 и MAFA, и могут отвечать на нагрузку глюкозой высвобождением С-пептида. Гипергликемия быстро купировалась у мышей с диабетом SCID после имплантации [100]. Эти данные предполагают, что HLSC могут быть новым потенциальным ресурсом для лечения диабета на основе стволовых клеток.

Техника инкапсуляции для лечения СД1 стволовыми клетками

Техника инкапсуляции основана на матрице, которая предотвращает реакцию иммунных клеток, цитокинов и антител на трансплантаты, обеспечивая диффузию питательных веществ, кислорода и сигнальных молекул.Соответствующее устройство для инкапсуляции особенно важно при СД1 для предотвращения аутоиммунной реакции против трансплантированного потомства поджелудочной железы, полученного из hPSC, включая аллогенные трансплантаты. Критерии оценки устройства для инкапсуляции должны учитывать множество переменных, включая биосовместимость, стабильность и проницаемость мембраны, взаимодействие с кровотоком, доступность питательных веществ и кислорода, среди прочего [101,102,103]. Были проведены исследования для определения оптимальных материалов для улучшения этих свойств, и в основном они были разработаны для трансплантации островков поджелудочной железы.

Альгинат, каркасный полисахарид, продуцируемый бурыми водорослями, получил широкое распространение благодаря своей биосовместимости [102, 104, 105]. Альгинаты представляют собой линейные неразветвленные полимеры, содержащие остатки β- (1 → 4) -связанной d-маннуроновой кислоты (M) и α- (1 → 4) -связанной l-гулуроновой кислоты (G), и обладают выдающимися гелеобразующими свойствами в присутствии поливалентных катионов, таких как Ca ²⁺ и Ba ²⁺ [103, 106,107,108]. Более ранние исследования подтвердили, что по сравнению с неинкапсулированными островками, инкапсулированные островки значительно улучшили выживаемость, долгосрочную биосовместимость и функцию при использовании очищенного альгината [109,110,111,112].Кроме того, особые модификации альгинатов вызывают большой интерес, поскольку они могут обойти местный иммунный ответ после трансплантации алло- или ксенотрансплантата. Включение хемокина CXCL2 с альгинатными микрокапсулами предотвращает трансплантацию алло- или ксеноислетов от иммунных реакций за счет установления устойчивой местной иммунной изоляции [113]. Совсем недавно та же команда подтвердила, что эти модификации альгинатов могут также эффективно продлевать выживаемость и функцию β-клеток, производных hPSC, и обеспечивать долгосрочную иммунопротекцию у иммунокомпетентных мышей с TIDM без системной иммуносупрессии [114].Следует отметить, что CXCL2 усиливает активность β-клеток GSIS, что делает его важным биоматериалом для изучения терапии СД1 на основе стволовых клеток.

ViaCyte, ведущая первая и единственная в мире заместительная терапия островковыми клетками на основе стволовых клеток для лечения диабета, проверяет безопасность и эффективность своих инкапсулирующих устройств PEC-Encap и PEC-Direct в клинических испытаниях. PEC-Encap предназначен для полного содержания предшественников поджелудочной железы, полученных из hPSC, в полупроницаемом пакете, так что жизненно важные питательные вещества и белки могут перемещаться между клетками внутри устройства и кровеносными сосудами, которые растут вдоль внешней стороны устройства.В случае PEC-Encap имплантированные клетки были полностью отделены от иммунной системы реципиента. Другое устройство под названием PEC-Direct позволяло кровеносным сосудам проникать в устройство и напрямую взаимодействовать с имплантированными клетками. Таким образом, иммуносупрессивная терапия была необходима пациентам, получавшим PEC-Direct, что делало ее подходящей только для людей с сахарным диабетом 1 типа высокого риска.

Иммунная модуляция в терапии СД1 стволовыми клетками

β-клетки, полученные из ESC / iPS человека, были предложены в качестве потенциального источника замены β-клеток для лечения СД1.Однако как аллоиммунные, так и аутоиммунные реакции остаются серьезной проблемой для широкого применения методов клеточной заместительной терапии для лечения СД1. Несмотря на то, что в развитии технологии инкапсуляции были предприняты огромные усилия, приживление трансплантированных предшественников поджелудочной железы, полученных из hPSC, или β-клеток все еще сталкивается с проблемами. Приживление трансплантата обязательно будет разрушено иммунной системой реципиента, если система инкапсуляции будет устранена. Определенные модификации этих инкапсулированных клеток для предотвращения аутоиммунной атаки кажутся многообещающими.Несоответствие лейкоцитарного антигена человека (HLA) является основным молекулярным механизмом иммунного отторжения в алло- или ксенотрансплантатах [115]. Исследования доказали, что устранение генов HLA-A нуклеазами «цинковые пальцы» в гемопоэтических стволовых клетках может повысить совместимость доноров [116, 117]. Аналогичным образом, отключение гена β2-микроглобулина (B2M), который уничтожает все молекулы HLA класса I, или двуаллельная делеция HLA-A и HLA-B, сохраняет один аллель HLA-C, чтобы позволить трансплантатам hPSC избегать T- и NK-клеток. атака [118].Сообщалось о других протоколах иммуносупрессивных эффектов, таких как направленная сверхэкспрессия PDL1-CTLA4Ig в β-клетках, которая эффективно предотвращала развитие TIDM и отторжения аллоостровков, что, в свою очередь, способствовало выживанию массы β-клеток [119]. Следовательно, стратегии иммунной модуляции для hPSCs могут быть многообещающими для преодоления проблем, связанных с отторжением приживления.

Клинические испытания лечения СД1 стволовыми клетками

В последние несколько лет были проведены контролируемые клинические испытания для оценки эффективности и безопасности терапии стволовыми клетками при СД1.Было продемонстрировано, что МСК могут улучшать или обращать вспять проявления диабета на животных моделях СД1. В 2014 году Карлссон и др. подтвердили, что лечение МСК может сохранить функции β-клеток у пациентов с впервые возникшим СД1. Двадцать взрослых пациентов (в возрасте 18–40 лет) с впервые диагностированным (<3 недель) СД1 были включены в исследование и рандомизированы для лечения МСК или в контрольную группу с последующим контрольным обследованием через год [120]. В конце клинического испытания тесты на толерантность к смешанному приему пищи (MMTT) показали, что значения пиков С-пептида и С-пептида значительно снизились в группе лечения.Следует отметить, что при контрольном обследовании побочных эффектов лечения МСК не наблюдалось. В течение января 2009 г. и декабря 2010 г. 42 пациента в возрасте 18–40 лет с историей СД1 в течение ≥ 2 лет и ≤ 16 лет были рандомизированы либо на трансплантацию стволовых клеток (МСК пуповины в сочетании с аутологичными мононуклеарами костного мозга), либо на стандартные группы. группы лечения инсулином [121]. Контрольное обследование через 1 год показало, что содержание C-пептида увеличилось с 6,6 до 13,6 пмоль / мл / 180 мин у пролеченных пациентов, тогда как оно снизилось с 8.От 4 до 7,7 пмоль / мл / 180 мин в контрольных группах; инсулин увеличился с 1477,8 до 2205,5 ммоль / мл / 180 мин у пролеченных пациентов; и снизилась с 1517,7 до 1431,7 ммоль / мл / 180 мин у контрольных пациентов. Кроме того, HbA _1c и гликемия натощак снизились в обработанных группах и увеличились у контрольных субъектов. Суточные потребности в инсулине в группах лечения также снизились по сравнению с таковыми в контрольных группах. В течение периода наблюдения значительно снизилось количество тяжелых гипогликемических событий, о которых сообщали пациенты.Ограничениями этих исследований могут быть небольшой размер выборки и короткий период наблюдения. Более того, пролеченные пациенты не достигли полной инсулиновой независимости. Даже в этом случае эти результаты помогают улучшить результаты клинических испытаний в будущих крупномасштабных испытаниях.

Терапия стволовыми клетками при сахарном диабете 1 типа

1

Аткинсон, М. А. и Эйзенбарт, Г. С. Диабет 1 типа: новые взгляды на патогенез и лечение заболеваний. Ланцет 358 , 221–229 (2001).

CAS PubMed Статья Google Scholar

2

Натан, Д. М. Поиск новых методов лечения диабета — сколько, как быстро, насколько хорошо? N. Engl. J Med. 356 , 437–440 (2007).

CAS PubMed Статья Google Scholar

3

Натан Д. М. Долгосрочные осложнения сахарного диабета. N. Engl. J. Med. 328 , 1676–1685 (1993).

CAS PubMed Статья Google Scholar

4

Шапиро, А. М. и др. . Трансплантация островков у семи пациентов с сахарным диабетом 1 типа с использованием иммуносупрессивного режима без глюкокортикоидов. N. Engl. J. Med. 343 , 230–238 (2000).

CAS PubMed Статья Google Scholar

5

Райан, Э.А. и др. .Клинические результаты и секреция инсулина после трансплантации островков по Эдмонтонскому протоколу. Диабет 50 , 710–719 (2001).

CAS PubMed Статья Google Scholar

6

Рикорди, К. и Стром, Т. Б. Клиническая трансплантация островков: достижения и иммунологические проблемы. Nat. Rev. Immunol. 4 , 259–268 (2004).

CAS PubMed Статья Google Scholar

7

Сибли, Р.К., Сазерленд, Д. Э., Гетц, Ф. и Майкл, А. Ф. Рецидивирующий сахарный диабет в изо- и аллотрансплантате поджелудочной железы. Световой, электронный микроскоп и иммуногистохимический анализ четырех случаев. Lab. Вкладывать деньги. 53 , 132–144 (1985).

CAS PubMed Google Scholar

8

Alarcón, C., Serna, J., Pérez-Villamil, B. & de Pablo, F. Синтез и дифференцированно регулируемый процессинг проинсулина в развивающейся поджелудочной железе, печени и нейроретине цыплят. FEBS Lett. 436 , 361–366 (1998).

PubMed Статья Google Scholar

9

Devaskar, S.U. et al . Экспрессия гена инсулина и синтез инсулина в нейрональных клетках млекопитающих. J. Biol. Chem. 269 , 8445–8454 (1994).

CAS PubMed Google Scholar

10

Ханахан, Д. Периферические антиген-экспрессирующие клетки в мозговом веществе тимуса: факторы самотолерантности и аутоиммунитета. Curr. Opin. Иммунол. 10 , 656–662 (1998).

CAS PubMed Статья Google Scholar

11

Халбан, П. А., Кан, С. Э., Лернмарк, А. и Роудс, К. Дж. Генная и клеточная заместительная терапия в лечении диабета 1 типа: насколько высоки должны быть установлены стандарты? Диабет 50 , 2181–2191 (2001).

CAS PubMed Статья Google Scholar

12

Маклин, А.Б. и др. . Activin a эффективно специфицирует дефинитивную энтодерму из эмбриональных стволовых клеток человека только тогда, когда передача сигналов фосфатидилинозитол-3-киназы подавлена. стволовые клетки 25 , 29–38 (2007).

CAS PubMed Статья Google Scholar

13

Gadue, P., Huber, T. L., Paddison, P. J. и Keller, G. M. Передача сигналов Wnt и TGF-бета необходима для индукции модели in vitro образования примитивных полосок с использованием эмбриональных стволовых клеток. Proc. Natl Acad. Sci. США 103 , 16806–16811 (2006).

CAS PubMed Статья Google Scholar

14

Ясунага, М. и др. . Индукция и мониторинг дифференцировки дефинитивной и висцеральной энтодермы мышиных ES-клеток. Nat. Biotechnol. 23 , 1542–1550 (2005).

CAS PubMed Статья Google Scholar

15

Тада, С. и др. . Характеристика мезендодермы: точка расхождения дефинитивной энтодермы и мезодермы в культуре дифференцировки эмбриональных стволовых клеток. Развитие 132 , 4363–4374 (2005).

CAS PubMed Статья Google Scholar

16

Кубо А. и др. . Развитие дефинитивной энтодермы из эмбриональных стволовых клеток в культуре. Развитие 131 , 1651–1662 (2004).

CAS PubMed Статья Google Scholar

17

Д’Амур, К. А. и др. . Эффективная дифференцировка эмбриональных стволовых клеток человека в дефинитивную энтодерму. Nat. Biotechnol. 23 , 1534–1541 (2005).

CAS PubMed Статья Google Scholar

18

Асахина К. и др. . Экспрессия специфичного для печени гена Cyp7a1 выявляет дифференцировку печени в эмбриоидные тельца, полученные из эмбриональных стволовых клеток мыши. Гены Клеток 9 , 1297–1308 (2004).

CAS PubMed Статья Google Scholar

19

Haegel, H. et al. . Недостаток бета-катенина влияет на развитие мышей при гаструляции. Разработка 121 , 3529–3537 (1995).

CAS PubMed Google Scholar

20

Лю, П. и др. . Потребность в Wnt3 в формировании оси позвоночных. Nat. Genet. 22 , 361–365 (1999).

CAS PubMed Статья Google Scholar

21

Конлон, Ф. Л. и др. . Основное требование для узловой структуры в формировании и поддержании примитивной полоски у мыши. Развитие 120 , 1919–1928 (1994).

CAS PubMed Google Scholar

22

Бреннан, Дж. и др. . Узловая передача сигналов в эпибласте формирует ранний эмбрион мыши. Nature 411 , 965–969 (2001).

CAS PubMed Статья Google Scholar

23

Borowiak, M. et al . Небольшие молекулы эффективно управляют энтодермальной дифференцировкой эмбриональных стволовых клеток мыши и человека. Стволовые клетки клетки 4 , 348–358 (2009).

CAS PubMed PubMed Central Статья Google Scholar

24

Лау, Дж., Кавахира, Х. и Хеброк, М. Передача сигналов Hedgehog в развитии и заболевании поджелудочной железы. Cell Mol. Life Sci. 63 , 642–652 (2006).

CAS PubMed Статья Google Scholar

25

Стаффорд, Д., Хорнбрух, А., Мюллер, П. Р. и Принс, В. Е. Консервативная роль ретиноидной передачи сигналов в развитии поджелудочной железы позвоночных. Dev. Genes Evol. 214 , 432–441 (2004).

CAS PubMed Статья Google Scholar

26

Чен, С. и др. . Небольшая молекула, которая направляет дифференцировку человеческих ESC в панкреатический клон. Nat. Chem. Биол. 5 , 258–265 (2009).

CAS PubMed Статья Google Scholar

27

Kroon, E. et al. . Энтодерма поджелудочной железы, полученная из эмбриональных стволовых клеток человека, генерирует глюкозо-чувствительные инсулин-секретирующие клетки in vivo . Nat. Biotechnol. 26 , 443–452 (2008).

CAS PubMed Статья Google Scholar

28

Д’Амур, К. А. и др. . Производство эндокринных клеток, экспрессирующих гормон поджелудочной железы, из эмбриональных стволовых клеток человека. Nat. Biotechnol. 24 , 1392–1401 (2006).

CAS PubMed Статья Google Scholar

29

Jiang, J. et al. . Генерация инсулин-продуцирующих островковых кластеров из эмбриональных стволовых клеток человека. Стволовые клетки 25 , 1940–1953 (2007).

CAS PubMed Статья Google Scholar

30

Эшпетер А. и др. . In vivo характеристика трансплантированных клеток эндокринных островков поджелудочной железы, полученных из человеческих эмбриональных стволовых клеток. Cell Prolif. 41 , 843–858 (2008).

CAS PubMed Статья Google Scholar

31

Шираки, Н. и др. . Управляемая дифференцировка эмбриональных стволовых клеток в регионально-специфическую дефинитивную энтодерму, экспрессирующую Pdx1. Стволовые клетки 26 , 874–885 (2008).

CAS PubMed Статья Google Scholar

32

Науйок, О. и др. . Изменения экспрессии генов и морфологии эмбриональных стволовых клеток мыши при дифференцировке в инсулин-продуцирующие клетки in vitro и in vivo . Diabetes Metab. Res. Ред. 25 , 464–476 (2009).

CAS PubMed Статья Google Scholar

33

Такахаши К. и Яманака С. Индукция плюрипотентных стволовых клеток из культур эмбриональных и взрослых фибробластов мыши с помощью определенных факторов. Cell 126 , 663–676 (2006).

CAS Статья Google Scholar

34

Штадтфельд, М., Nagaya, M., Utikal, J., Weir, G. & Hochedlinger, K. Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, полученные без интеграции вируса. Наука 322 , 945–949 (2008).

CAS PubMed PubMed Central Статья Google Scholar

35

Хуанфу Д. и др. . Индукция плюрипотентных стволовых клеток из первичных фибробластов человека только с Oct4 и Sox2. Nat. Biotechnol. 26 , 1269–1275 (2008).

CAS PubMed Статья Google Scholar

36

Okita, K., Nakagawa, M., Hyenjong, H., Ichisaka, T. & Yamanaka, S. Создание индуцированных мышами плюрипотентных стволовых клеток без вирусных векторов. Наука 322 , 949–953 (2008).

CAS Статья Google Scholar

37

Джорджетти А. и др. . Генерация индуцированных плюрипотентных стволовых клеток из пуповинной крови человека с использованием OCT4 и SOX2. Стволовые клетки клетки 5 , 353–357 (2009).

CAS PubMed PubMed Central Статья Google Scholar

38

Haase, A. et al . Генерация индуцированных плюрипотентных стволовых клеток из пуповинной крови человека. Стволовые клетки клетки 5 , 434–441 (2009).

CAS Статья Google Scholar

39

Татейши, К. и др. . Генерация инсулин-секретирующих островковых кластеров из фибробластов кожи человека. J. Biol. Chem. 283 , 31601–31607 (2008).

CAS PubMed Статья Google Scholar

40

Maehr, R. et al. . Получение плюрипотентных стволовых клеток от пациентов с диабетом 1 типа. Proc. Natl Acad. Sci. США 106 , 15768–15773 (2009).

CAS Статья Google Scholar

41

Чао, К.К., Чао, К. Ф., Фу, Ю. С. и Лю, С. Х. Островковые кластеры, полученные из мезенхимальных стволовых клеток в Wharton’s Jelly пуповины человека, для трансплантации с целью контроля диабета 1 типа. PLoS One 3 , e1451 (2008).

PubMed PubMed Central Статья CAS Google Scholar

42

Деннер, Л. и др. . Руководил разработкой стволовых клеток пуповинной крови для производства С-пептида и инсулина. Cell Prolif. 40 , 367–380 (2007).

CAS PubMed Статья Google Scholar

43

Гесс, Д. и др. . Стволовые клетки костного мозга инициируют регенерацию поджелудочной железы. Nat. Biotechnol. 21 , 763–770 (2003).

CAS PubMed Статья Google Scholar

44

О, С. Х. и др. .Взрослые клетки, полученные из костного мозга, трансдифференцируются в клетки, продуцирующие инсулин, для лечения диабета I типа. Lab. Вкладывать деньги. 84 , 607–617 (2004).

CAS PubMed Статья Google Scholar

45

Ianus, A., Holz, G.G., Theise, N. D. & Hussain, M. A. In vivo Получение глюкозо-компетентных эндокринных клеток поджелудочной железы из костного мозга без доказательств слияния клеток. J. Clin. Вкладывать деньги. 111 , 843–850 (2003).

CAS PubMed PubMed Central Статья Google Scholar

46

Бумаза, И. и др. . Аутологичные мезенхимальные стволовые клетки крыс, полученные из костного мозга, способствуют экспрессии PDX-1 и инсулина в островках, изменяют структуру цитокинов Т-клеток и сохраняют регуляторные Т-клетки на периферии и вызывают устойчивую нормогликемию. J. Autoimmun. 32 , 33–42 (2009).

CAS PubMed Статья Google Scholar

47

Ли Р. Х. и др. . Мультипотентные стромальные клетки из костного мозга человека являются домом и способствуют восстановлению островков поджелудочной железы и почечных клубочков у диабетических мышей NOD / scid. Proc. Natl Acad. Sci. США 103 , 17438–17443 (2006).

CAS PubMed Статья Google Scholar

48

Сорди, В. и др. . Мезенхимальные стволовые клетки костного мозга экспрессируют ограниченный набор функционально активных хемокиновых рецепторов, способных стимулировать миграцию к островкам поджелудочной железы. Кровь 106 , 419–427 (2005).

CAS PubMed Статья Google Scholar

49

Эстрада, Э. Дж. и др. . Комбинированное лечение интрапанкреатических аутологичных стволовых клеток костного мозга и гипербарического кислорода при сахарном диабете 2 типа. Пересадка клеток. 17 , 1295–1304 (2008).

PubMed Статья Google Scholar

50

Ли Р. Х. и др. . Внутривенные hMSC улучшают инфаркт миокарда у мышей, поскольку клетки, эмболизированные в легких, активируются, чтобы секретировать противовоспалительный белок TSG-6. Стволовые клетки клетки 5 , 54–63 (2009).

CAS PubMed PubMed Central Статья Google Scholar

51

Вишневски, Х.Г. и Вилчек, Дж. Цитокин-индуцированная экспрессия генов на перекрестке врожденного иммунитета, воспаления и фертильности: TSG-6 и PTX3 / TSG-14. Cytokine Growth Factor Rev. 15 , 129–146 (2004).

CAS PubMed Статья Google Scholar

52

Вишневски, Х.Г. и др. . TNF / IL-1-индуцибельный белок TSG-6 потенцирует ингибирование плазмина интер-альфа-ингибитором и оказывает сильное противовоспалительное действие in vivo . J. Immunol. 156 , 1609–1615 (1996).

CAS PubMed Google Scholar

53

Милнер, К. М., Хигман, В. А. и Дэй, А. Дж. TSG-6: плюрипотентный медиатор воспаления? Biochem. Soc. Пер. 34 , 446–450 (2006).

CAS PubMed Статья Google Scholar

54

Геттинг, С. Дж. и др. .Связующий модуль из человеческого TSG-6 ингибирует миграцию нейтрофилов независимым от гиалуронана и интер-альфа-ингибиторов образом. J. Biol. Chem. 277 , 51068–51076 (2002).

CAS PubMed Статья Google Scholar

55

Bonner-Weir, S. & Weir, G.C. Новые источники бета-клеток поджелудочной железы. Nat. Biotechnol. 23 , 857–861 (2005).

CAS PubMed Статья Google Scholar

56

Сузуки, А., Nakauchi, H. & Taniguchi, H. Перспективное выделение мультипотентных предшественников поджелудочной железы с использованием сортировки клеток проточной цитометрией. Диабет 53 , 2143–2152 (2004).

CAS Статья PubMed Google Scholar

57

Сиберг Р. М. и др. . Клональная идентификация мультипотентных предшественников из поджелудочной железы взрослых мышей, которые генерируют нервные и панкреатические клоны. Nat. Biotechnol. 22 , 1115–1124 (2004).

CAS PubMed Статья Google Scholar

58

Рамия В. К. и др. . Обращение к инсулинозависимому диабету с использованием островков, генерированных in vitro, из стволовых клеток поджелудочной железы. Nat. Med. 6 , 278–282 (2000).

CAS PubMed Статья Google Scholar

59

Боннер-Вейр, С. и Шарма, А. Стволовые клетки поджелудочной железы. J. Pathol. 197 , 519–526 (2002).

PubMed Статья Google Scholar

60

Бреолт, Д. Т. и др. . Создание мышей mTert-GFP в качестве модели для идентификации и изучения клеток-предшественников тканей. Proc. Natl Acad. Sci. США 105 , 10420–10425 (2008).

CAS PubMed Статья Google Scholar

61

Карлоне, Д.Л., Боннер-Вейр, С. и Бреолт, Д. Т. Идентификация предполагаемых предшественников / стволовых клеток поджелудочной железы с использованием мышей mTert-GFP. 5-е ежегодное собрание ISSCR 60 (2007).

62

Дункан, А. В., Доррелл, К. и Громпе, М. Стволовые клетки и регенерация печени. Гастроэнтерология 137 , 466–481 (2009).

PubMed PubMed Central Статья Google Scholar

63

Day, R. M. Эпителиальные стволовые клетки и тканевая инженерия кишечника. Curr. Stem Cell Res. Ther. 1 , 113–120 (2006).

CAS PubMed Статья Google Scholar

64

Шарма А. и др. . Гомеодоменный белок IDX-1 увеличивается после раннего всплеска пролиферации во время регенерации поджелудочной железы. Диабет 48 , 507–513 (1999).

CAS PubMed Статья Google Scholar

65

Инада, А. и др. . Карбоангидраза II-положительные клетки поджелудочной железы являются предшественниками как эндокринной, так и экзокринной поджелудочной железы после рождения. Proc. Natl Acad. Sci. США 105 , 19915–19919 (2008).

CAS PubMed Статья Google Scholar

66

Сюй, Х. и др. . Бета-клетки могут быть получены из эндогенных предшественников в поврежденной поджелудочной железе взрослой мыши. Cell 132 , 197–207 (2008).

CAS Статья PubMed Google Scholar

67

Кикугава Р. и др. . Дифференциация неэндокринных клеток поджелудочной железы, отсортированных по COPAS, в инсулин-положительные клетки у мышей. Диабетология 52 , 645–652 (2009).

CAS PubMed PubMed Central Статья Google Scholar

68

Bulotta, A. et al. .Культивированные клетки протока поджелудочной железы подвергаются перераспределению клеточного цикла и дифференцировке, подобной бета-клеткам, в ответ на глюкагоноподобный пептид-1. J. Mol. Эндокринол. 29 , 347–360 (2002).

CAS PubMed Статья Google Scholar

69

Zhou, J., Wang, X., Pineyro, M. A. & Egan, J. M. Глюкагоноподобный пептид 1 и эксендин-4 превращают клетки AR42J поджелудочной железы в клетки, продуцирующие глюкагон и инсулин. Диабет 48 , 2358–2366 (1999).

CAS PubMed Статья Google Scholar

70

Zhou, J., Pineyro, MA, Wang, X., Doyle, ME & Egan, JM Exendin-4 Дифференцировка линии клеток протока поджелудочной железы человека в эндокринные клетки: участие факторов транскрипции PDX-1 и HNF3beta . J. Cell. Physiol. 192 , 304–314 (2002).

CAS PubMed Статья Google Scholar

71

Машима, Х., Шибата, Х., Майн, Т. и Кодзима, I. Формирование инсулин-продуцирующих клеток из ацинарных клеток поджелудочной железы AR42J фактором роста гепатоцитов. Эндокринология 137 , 3969–3976 (1996).

CAS PubMed Статья Google Scholar

72

Машима, Х. и др. . Бетацеллулин и активин А координированно превращают секретирующие амилазу клетки AR42J поджелудочной железы в секретирующие инсулин клетки. J. Clin.Вкладывать деньги. 97 , 1647–1654 (1996).

CAS PubMed PubMed Central Статья Google Scholar

73

Hardikar, A. A., Marcus-Samuels, B., Geras-Raaka, E., Raaka, B. M. и Gershengorn, M. C. Клетки-предшественники поджелудочной железы человека секретируют FGF2, чтобы стимулировать кластеризацию в гормон-экспрессирующие островковые агрегаты клеток. Proc. Natl Acad. Sci. США 100 , 7117–7122 (2003).

CAS PubMed Статья Google Scholar

74

Ногучи, Х., Bonner-Weir, S., Wei, F. Y., Matsushita, M. & Matsumoto, S. Белок BETA2 / NeuroD может быть трансдуцирован в клетки благодаря последовательности, богатой аргинином и лизином. Диабет 54 , 2859–2866 (2005).

CAS PubMed Статья Google Scholar

75

Noguchi, H., Kaneto, H., Weir, G.C. & Bonner-Weir, S. Белок PDX-1, содержащий собственный домен трансдукции белка, подобного антеннапедии, может трансдуктировать клетки протока и островков поджелудочной железы. Диабет 52 , 1732–1737 (2003).

CAS PubMed Статья Google Scholar

76

Ногучи, Х. и др. . Индукция стволовых клеток / клеток-предшественников поджелудочной железы в клетки, продуцирующие инсулин, с помощью технологии переноса генов, опосредованной аденовирусами. Пересадка клеток. 15 , 929–938 (2006).

PubMed Статья Google Scholar

77

Боннер-Вейр, С. и др. . In vitro Культивирование островков человека из расширенной ткани протоков. Proc. Natl Acad. Sci. США 97 , 7999–8004 (2000).

CAS PubMed Статья Google Scholar

78

Гао, Р., Устинов, Дж., Корсгрен, О. и Отонкоски, Т. Новообразование островков человека in vitro отражает пластичность дифференцированных клеток поджелудочной железы человека. Диабетология 48 , 2296–2304 (2005).

CAS PubMed Статья Google Scholar

79

Суарес-Пинзон, В. Л., Лейки, Дж. Р. и Рабинович, А. Комбинированная терапия глюкагоноподобным пептидом-1 и гастрином индуцирует неогенез бета-клеток из клеток протока поджелудочной железы в островках человека, трансплантированных иммунодефицитным диабетическим мышам. Пересадка клеток. 17 , 631–640 (2008).

PubMed Статья Google Scholar

80

Suarez-Pinzon, W.Л., Лейки, Дж. Р., Бранд, С. Дж. И Рабинович, А. Комбинированная терапия эпидермальным фактором роста и гастрином индуцирует регенерацию островковых {бета} -клеток человека из клеток протока поджелудочной железы и увеличение функциональной {бета} -клеточной массы. J. Clin. Эндокринол. Метаб. 90 , 3401–3409 (2005).

CAS PubMed Статья Google Scholar

81

Хао, Э. и др. . Дифференцировка бета-клеток из неэндокринных эпителиальных клеток поджелудочной железы взрослого человека. Nat. Med. 12 , 310–316 (2006).

CAS PubMed Статья Google Scholar

82

Ято, С. и др. . Дифференциация аффинно очищенных клеток протока поджелудочной железы человека с бета-клетками. Диабет 56 , 1802–1809 (2007).

CAS PubMed Статья Google Scholar

83

Гу Г., Дубаускайте Ю.И Мелтон, Д. А. Прямое свидетельство панкреатического происхождения: клетки NGN3 + являются предшественниками островков и отличаются от предшественников протоков. Разработка 129 , 2447–2457 (2002).

CAS PubMed Google Scholar

84

Rooman, I. et al . Экспрессия сигнального пути Notch и влияние на пролиферацию экзокринных клеток в поджелудочной железе взрослых крыс. Am. J. Pathol. 169 , 1206–1214 (2006).

CAS PubMed PubMed Central Статья Google Scholar

85

Холл П. и Лемуан Н. Р. Быстрая трансдифференцировка из ацинара в протоковую в культивируемой экзокринной части поджелудочной железы человека. J. Pathol. 166 , 97–103 (1992).

CAS PubMed Статья Google Scholar

86

Baeyens, L. et al. . In vitro генерация инсулин-продуцирующих бета-клеток из экзокринных клеток поджелудочной железы взрослых. Диабетология 48 , 49–57 (2005).

CAS Статья Google Scholar

87

Средство, А. Л. и др. . Пластичность панкреатического эпителия, опосредованная трансдифференцировкой ацинарных клеток и образованием нестин-положительных промежуточных продуктов. Разработка 132 , 3767–3776 (2005).

CAS PubMed Статья Google Scholar

88

Минами, К. и др. . Отслеживание происхождения и характеристика инсулин-секретирующих клеток, полученных из ацинарных клеток поджелудочной железы взрослых. Proc. Natl Acad. Sci. США 102 , 15116–15121 (2005).

CAS PubMed Статья Google Scholar

89

Чжоу, К., Браун, Дж., Канарек, А., Раджагопал, Дж. И Мелтон, Д. А. In vivo перепрограммирование экзокринных клеток взрослой поджелудочной железы в бета-клетки. Nature 455 , 627–632 (2008).

CAS Статья Google Scholar

90

Зарет, К. С. и Громпе, М. Генерация и регенерация клеток печени и поджелудочной железы. Наука 322 , 1490–1494 (2008).

CAS PubMed PubMed Central Статья Google Scholar

91

Lemaigre, F. & Zaret, K. S. Обновление развития печени: новые модели эмбрионов, контроль клеточных линий и морфогенез. Curr. Opin. Genet. Dev. 14 , 582–590 (2004).

CAS PubMed Статья Google Scholar

92

Уилсон, М.Э., Шил, Д. и Герман, М.С. Каскады экспрессии генов в развитии поджелудочной железы. мех. Dev. 120 , 65–80 (2003).

CAS PubMed Статья Google Scholar

93

Нагая, М., Кацута, Х., Kaneto, H., Bonner-Weir, S. & Weir, G.C. Внутрипеченочные эпителиальные эпителиальные клетки взрослых мышей индуцировали in vitro , чтобы они стали продуцирующими инсулин клетками. J. Endocrinol. 201 , 37–47 (2009).

CAS PubMed Статья Google Scholar

94

Кодзима, Х. и др. . Генная терапия NeuroD-бетацеллюлином вызывает регенерацию островков в печени и обращает вспять диабет у мышей. Nat.Med. 9 , 596–603 (2003).

CAS PubMed Статья Google Scholar

95

Фербер С. и др. . Ген 1 гомеобокса поджелудочной железы и двенадцатиперстной кишки индуцирует экспрессию генов инсулина в печени и улучшает индуцированную стрептозотоцином гипергликемию. Nat. Med. 6 , 568–572 (2000).

CAS PubMed Статья Google Scholar

96

Бер, И. и др. . Функциональная, стойкая и расширенная трансдифференцировка печени в поджелудочную железу. J. Biol. Chem. 278 , 31950–31957 (2003).

CAS Статья Google Scholar

97

Сапир Т. и др. . Клеточно-заместительная терапия диабета: создание функциональной инсулин-продуцирующей ткани из клеток печени взрослого человека. Proc. Natl Acad. Sci. США 102 , 7964–7969 (2005).

CAS Статья Google Scholar

98

Зальцман М., Анкер-Китаи Л. и Эфрат С. Дифференциация инсулин-продуцирующих клеток печени человека по фенотипу бета-клеток. Диабет 54 , 2568–2575 (2005).

CAS Статья Google Scholar

99

Zalzman, M. et al . Обращение гипергликемии у мышей с помощью расширяемых инсулино-продуцирующих клеток человека, дифференцированных от клеток-предшественников печени плода. Proc. Natl Acad. Sci. США 100 , 7253–7258 (2003).

CAS PubMed Статья Google Scholar

100

Keymeulen, B. et al. . Необходимость в инсулине после терапии CD3-антителами при впервые возникшем диабете 1 типа. N. Engl. J. Med. 352 , 2598–2608 (2005).

CAS PubMed Статья Google Scholar

101

Герольд, К.С. и др. . Моноклональные антитела к CD3 при впервые возникшем сахарном диабете 1 типа. N. Engl. J. Med. 346 , 1692–1698 (2002).

CAS Статья Google Scholar

102

Raz, I. et al. . Функция бета-клеток при впервые возникшем диабете 1 типа и иммуномодуляция пептидом белка теплового шока (DiaPep277): рандомизированное двойное слепое исследование фазы II. Ланцет 358 , 1749–1753 (2001).

CAS PubMed Статья Google Scholar

103

Саудек, Ф. и др. . Поликлональная анти-Т-клеточная терапия недавно развившегося сахарного диабета 1 типа. Rev. Diabet. Stud. 1 , 80–88 (2004).

PubMed PubMed Central Статья Google Scholar

104

Trounson, A. Новые перспективы в терапевтических исследованиях стволовых клеток человека. BMC Med. 7 , 29 (2009).

PubMed PubMed Central Статья Google Scholar

105

Халлер, М. Дж. и др. . Аутологичная инфузия пуповинной крови при сахарном диабете 1 типа. Exp. Гематол. 36 , 710–715 (2008).

CAS PubMed PubMed Central Статья Google Scholar

106

Вольтарелли, Дж.С. и др. . Аутологичная трансплантация немиелоаблативных гемопоэтических стволовых клеток при впервые выявленном сахарном диабете 1 типа. JAMA 297 , 1568–1576 (2007).

CAS PubMed Статья Google Scholar

107

Кури, К. Э. и др. . Уровни С-пептида и независимость от инсулина после трансплантации аутологичных немиелоаблативных гемопоэтических стволовых клеток при впервые выявленном сахарном диабете 1 типа. JAMA 301 , 1573–1579 (2009).

CAS PubMed Статья Google Scholar

108

Натан Д. М. Прогресс в исследованиях диабета — что дальше. JAMA 301 , 1599–1601 (2009).

CAS PubMed Статья Google Scholar

109

Виенер, Х. Б. Т. и др. . Изменения регуляторных Т-лимфоцитов после переливания аутологичной пуповинной крови у детей с диабетом 1 типа.В Диабет 67-й Научной сессии Американской диабетической ассоциации , A82 (2007).

110

Халлер, М. В. Х. и др. . Потребность в инсулине, HbA1c и стимулированный С-пептид после переливания аутологичной пуповинной крови детям с диабетом 1 типа. В Диабет 67-я научная сессия Американской диабетической ассоциации A82 (2007).

111

Энде Н., Чен Р. и Редди А. С. Влияние клеток пуповинной крови человека на гликемию и инсулит у мышей с диабетом 1 типа. Biochem. Биофиз. Res. Commun. 325 , 665–669 (2004).

CAS PubMed Статья Google Scholar

112

Хан П., Ходж Г., Стори С. и Сюй X. Фенотипический анализ функциональных подтипов Т-лимфоцитов и естественных клеток-киллеров в пуповинной крови человека: актуальность для трансплантации пуповинной крови. Br. J. Haematol. 89 , 733–740 (1995).

CAS PubMed Статья Google Scholar

113

Фрухтман, С.Трансплантация стволовых клеток. Гора Синай. J. Med. 70 , 166–170 (2003).

PubMed Google Scholar

114

Кавамура Т. и др. . Связывание пути опухолевого супрессора p53 с репрограммированием соматических клеток. Природа 460 , 1140–1144 (2009).

CAS PubMed PubMed Central Статья Google Scholar

115

Бельмонте, Дж.К., Эллис, Дж., Хочедлингер, К. и Яманака, С. Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки и перепрограммирование: взгляд на науку сквозь шумиху. Nat. Преподобный Жене. 10 , 878–883 (2009).

Артикул CAS Google Scholar

116

Гангеми А. и др. . Трансплантация островков при хрупком диабете 1 типа: протокол UIC. Am. J. Transplant. 8 , 1250–1261 (2008).

CAS PubMed Статья Google Scholar

117

Шапиро, А.М. и др. . Международное испытание Эдмонтонского протокола трансплантации островков. N. Engl. J. Med. 355 , 1318–1330 (2006).

CAS PubMed Статья Google Scholar

118

Лейки, Дж. Р., Мирболоки, М. и Шапиро, А. М. Текущее состояние клинической трансплантации островковых клеток. Methods Mol. Биол. 333 , 47–104 (2006).

PubMed Google Scholar

119

Там, П.П., Канаи-Адзума М. и Канаи Ю. Раннее развитие энтодермы у позвоночных: клональная дифференциация и морфогенетическая функция. Curr. Opin. Genet. Dev. 13 , 393–400 (2003).

CAS PubMed Статья Google Scholar

120

Xanthos, J. B., Kofron, M., Wylie, C. & Heasman, J. Материнский VegT является инициатором молекулярной сети, определяющей энтодерму у Xenopus laevis. Разработка 128 , 167–180 (2001).

CAS PubMed Google Scholar

121

Кимелман Д. и Гриффин К. Дж. Индукция и формирование паттерна мезэндодермы позвоночных. Curr. Opin. Genet. Dev. 10 , 350–356 (2000).

CAS PubMed Статья Google Scholar

122

Цорн, А. М., Батлер, К. и Гурдон, Дж. Б. Спецификация передней эндомезодермы у Xenopus сигнальными путями Wnt / бета-катенина и TGF-бета. Dev. Биол. 209 , 282–297 (1999).

CAS PubMed Статья Google Scholar

123

Stainier, D. Y. Взгляд на молекулярные внутренности образования энтодермы. Genes Dev. 16 , 893–907 (2002).

CAS PubMed Статья Google Scholar

124

Xiao, L., Yuan, X. & Sharkis, S. J. Активин A поддерживает самообновление и регулирует пути фактора роста фибробластов, Wnt и костные морфогенные белковые пути в эмбриональных стволовых клетках человека. стволовые клетки 24 , 1476–1486 (2006).

CAS PubMed Статья Google Scholar

125

Хеллер Р. С. и др. . Экспрессия генов Wnt, Frizzled, sFRP и DKK в поджелудочной железе взрослого человека. Gene Expr. 11 , 141–147 (2003).

CAS PubMed Статья Google Scholar

126

Хеллер Р.С. и др. . Паттерны экспрессии Wnts, Frizzleds, sFRPs и неправильная экспрессия у трансгенных мышей предполагают роль Wnts в формировании паттернов поджелудочной железы и передней кишки. Dev. Дин. 225 , 260–270 (2002).

CAS PubMed Статья Google Scholar

127

Deutsch, G., Jung, J., Zheng, M., Lóra, J. & Zaret, K. S. Популяция бипотенциальных предшественников поджелудочной железы и печени в эмбриональной энтодерме. Разработка 128 , 871–881 (2001).

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

128

Ким, С. К. и Мелтон, Д. А. Развитию поджелудочной железы способствует циклопамин, ингибитор передачи сигналов hedgehog. Proc. Natl Acad. Sci. США 95 , 13036–13041 (1998).

CAS PubMed Статья Google Scholar

129

Норгаард, Г.A., Jensen, J. N. & Jensen, J. Передача сигналов FGF10 поддерживает состояние клеток-предшественников поджелудочной железы, что свидетельствует о новой роли Notch в развитии органов. Dev. Биол. 264 , 323–338 (2003).

CAS PubMed Статья Google Scholar

130

Hart, A., Papadopoulou, S. & Edlund, H. Fgf10 поддерживает активацию вырезки, стимулирует пролиферацию и блокирует дифференцировку эпителиальных клеток поджелудочной железы. Dev. Дин. 228 , 185–193 (2003).

CAS PubMed Статья Google Scholar

131

Hald, J. et al. . Активированный Notch2 предотвращает дифференцировку ацинарных клеток поджелудочной железы и ослабляет развитие эндокринной системы. Dev. Биол. 260 , 426–437 (2003).

CAS PubMed Статья Google Scholar

132

Апельквист, А. и др. . Передача сигналов Notch контролирует дифференцировку клеток поджелудочной железы. Nature 400 , 877–881 (1999).

CAS Статья Google Scholar

133

Дженсен Дж. Генные регуляторные факторы в развитии поджелудочной железы. Dev. Дин. 229 , 176–200 (2004).

CAS PubMed Статья Google Scholar

134

Градволь, Г., Dierich, A., LeMeur, M. & Guillemot, F. нейрогенин 3 необходим для развития четырех линий эндокринных клеток поджелудочной железы. Proc. Natl Acad. Sci. США 97 , 1607–1611 (2000).

CAS PubMed Статья Google Scholar

135

Heremans, Y. et al. . Повторение эмбриональной нейроэндокринной дифференцировки в клетках протока поджелудочной железы взрослого человека, экспрессирующих нейрогенин 3. J. Cell. Биол. 159 , 303–312 (2002).

CAS PubMed PubMed Central Статья Google Scholar

136

Offield, M. F. et al. . PDX-1 необходим для разрастания поджелудочной железы и дифференцировки ростральной двенадцатиперстной кишки. Разработка 122 , 983–995 (1996).

CAS PubMed Google Scholar

137

Йонссон, Дж., Carlsson, L., Edlund, T. & Edlund, H. Инсулино-промоторный фактор 1 необходим для развития поджелудочной железы у мышей. Nature 371 , 606–609 (1994).

CAS PubMed Статья Google Scholar

138

Sharma, A. & Stein, R. Индуцированная глюкозой транскрипция гена инсулина опосредуется факторами, необходимыми для экспрессии, специфичной для определенного типа бета-клеток. Mol. Клетка. Биол. 14 , 871–879 (1994).

CAS PubMed PubMed Central Статья Google Scholar

139

Waeber, G., Thompson, N., Nicod, P. & Bonny, C. Транскрипционная активация гена GLUT2 гомеобокс-фактором IPF-1 / STF-1 / IDX-1. Mol. Эндокринол. 10 , 1327–1334 (1996).

CAS PubMed Google Scholar

140

Альгрен, У., Йонссон, Дж., Йонссон, Л., Simu, K. & Edlund, H. Бета-клеточная инактивация мышиного гена Ipf1 / Pdx1 приводит к потере фенотипа бета-клеток и развитию диабета в зрелом возрасте. Genes Dev. 12 , 1763–1768 (1998).

CAS PubMed PubMed Central Статья Google Scholar

141

Найя, Ф. Дж., Стеллрехт, К. М. и Цай, М. Дж. Тканеспецифическая регуляция гена инсулина с помощью нового основного транскрипционного фактора спираль-петля-спираль. Genes Dev. 9 , 1009–1019 (1995).

CAS PubMed Статья Google Scholar

142

Соса-Пинеда, Б., Чоудхури, К., Торрес, М., Оливер, Г. и Грусс, П. Ген Pax4 необходим для дифференцировки инсулин-продуцирующих бета-клеток в поджелудочной железе млекопитающих. Nature 386 , 399–402 (1997).

CAS PubMed Статья Google Scholar

143

Блыщук, П. и др. . Экспрессия Pax4 в эмбриональных стволовых клетках способствует дифференцировке нестин-положительных клеток-предшественников и продуцирующих инсулин клеток. Proc. Natl Acad. Sci. США 100 , 998–1003 (2003).

CAS PubMed Статья Google Scholar

144

Nishimura, W. et al . Переключение с экспрессии MafB на MafA сопровождает дифференцировку бета-клеток поджелудочной железы. Dev. Биол. 293 , 526–539 (2006).

CAS PubMed PubMed Central Статья Google Scholar

145

Агуайо-Маццукато, К. К. А. и др. . Снижение экспрессии MafA может способствовать незрелости бета-клеток новорожденных. Диабет 68 ^th Научные сессии Американской диабетической ассоциации 1612 (2008).

Google Scholar

Сахарный диабет 2 типа и терапия стволовыми клетками: обзор

ВВЕДЕНИЕ

За последнее десятилетие потенциал стволовых клеток исследовался с изумлением, с мифами и множеством большего количества вопросов, чем ответов.Мечта заключалась в том, что мы сможем исправить практически любую неисправность нашего тела. Обещание взять готовые клетки или даже части тела, создать более целенаправленные фармацевтические препараты и даже бросить вызов смерти — все это поразило наше воображение. В этой развивающейся области регулирующие органы действовали робко. Самым большим препятствием был вызов научному методу, который хорошо служил нам более 200 лет; однако возникли вопросы относительно его адаптируемости к новым требованиям клинических исследований.В результате данные, которые, как считалось, предоставляют слишком слабые доказательства, не имеют должного статистического веса и плохо спланированы и выполнены, наводнили научную арену и раскололи научное сообщество за и против исследований стволовых клеток. ^1,2

Диабет стал серьезной эндемической проблемой во всем мире и стоит очень дорого. Заболеваемость растет благодаря нашему цифровому образу жизни и растущей эндемичности ожирения. По оценкам Международной федерации диабета (IDF), в 2015 году во всем мире насчитывалось 415 миллионов взрослых с диабетом в возрасте от 20 до 79 лет, включая 193 миллиона недиагностированных лиц.Еще 318 миллионов взрослых имеют предиабет или нарушение толерантности к глюкозе и инсулинорезистентности. Стоимость лечения диабета оценивается в 673 миллиарда долларов в год. По оценкам Американской диабетической ассоциации (ADA), примерно 9,3% населения Америки страдает диабетом, и примерно в 2–3 раза больше людей, возможно, страдают преддиабетом. ^3,4

Островки Лангерганса поджелудочной железы — это крошечные скопления клеток, разбросанные по поджелудочной железе, состоящие из нескольких групп специализированных клеток, включая бета-клетки, продуцирующие инсулин.Патология сахарного диабета 2 типа (СД2) сочетает воспалительно-аутоиммунную микросреду, влияющую на единицы продукции инсулина, которые перестают реагировать на потребность. Что еще более важно, возникает дисфункция рецепторов инсулина, приводящая к периферической резистентности к инсулину. Другой компонент патобиологии — широко распространенное микрососудистое заболевание, которое приводит ко многим клиническим проявлениям и осложнениям, сопровождающим СД2, включая ишемию и язвы конечностей, повреждение сетчатки, импотенцию, невропатии, нефропатии, а также сердечно-сосудистые и церебрально-сосудистые заболевания. ^5-8

Клеточная терапия диабета адаптировала различные протоколы и методы из-за неопределенности относительно лучших клеток для использования, оптимального количества клеток, пути введения и графика. Многие клетки остаются в стадии исследования, включая эмбриональные перепрограммированные клетки, замещающие клетки, полученные из островков поджелудочной железы, перепрограммированные индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (IPC), мезенхимальные стволовые клетки (MSC), мононуклеарные клетки костного мозга (BM-MNC) и другие.

ЗАМЕНА ПЕРВИЧНОЙ ЯЧЕЙКИ ОСТРОВА

Алло и аутотрансплантация островковых клеток были двумя из самых ранних методов, используемых для замены поврежденных бета-клеток.Аллотрансплантация, состоящая в основном из инфузии трупных островковых клеток в печеночную артерию, используется в основном при сахарном диабете I типа, но существуют серьезные недостатки, поскольку пациенты должны были на протяжении всей жизни находиться на подавлении иммунитета для предотвращения иммунного отторжения. Аллотрансплантация в основном проводилась в период с 1999 по 2013 год и задокументирована Совместным регистром трансплантатов островков (CITR). К 2013 году была проведена тысяча одиннадцать трансплантаций аллогенных островков, в основном в Северной Америке. Аутологичная трансплантация островков выполняется после тотальной панкреатэктомии в случаях тяжелого хронического панкреатита.Островки вводятся обратно в печеночную артерию или непосредственно в мышцу, чтобы повторно имплантировать и восстановить функцию в новой, менее агрессивной микросреде. ⁹

ИНДУЦИРОВАННЫЕ БЕТА-КЛЕТКИ ОСТРОВА

Отсутствие достаточного количества источников островковых клеток, необходимость иммуносупрессии при выполнении аллотрансплантации, а также высокая смертность и заболеваемость, связанные с трансплантацией островковых клеток, привели к необходимости новых источников для замены поврежденных бета-клеток при диабете.

Было показано, что различные клетки, включая эмбриональные, MSC, IPC, гепатоциты, фибробласты и нейроны, могут трансформироваться в бета-островковые клетки с использованием последовательной экспрессии одного или нескольких генов дифференцировки, что в конечном итоге приводит к фенотипам бета-клеток, способным высвобождать инсулин по требованию. ¹⁰ Было показано, что использование технологии IPC на аутологичных клетках способствует этой трансформации несколькими факторами и средами. Oct4, Nanog и Pdx1 являются факторами дифференцировки, экспрессируемыми на ранних этапах эмбриогенеза поджелудочной железы. Другие факторы, включая Sox17, FoxA2, ​​Pdx1, Nkx6.1 и Ngn3, могут быть использованы для индукции трансформации в функциональные бета-клетки. Было показано, что такие факторы, как Pax4, индуцируют трансформацию альфа-клеток в бета-клетки in vitro . Было показано, что Pdx1, Ngn3 и MafA трансформируют ацинарные клетки в бета-клетки. ^11-13

Ramiya et al. ¹⁴ изолировали эпителиальные клетки протоков поджелудочной железы от мышей с предиабетом, взрослых и не страдающих ожирением и позволили им размножаться в долгосрочных культурах. Затем группа индуцировала продуцирование функциональных островков, которые реагировали in vitro, на введение глюкозы, и обращали вспять инсулинозависимый диабет у мышей. ¹⁴ Xu et al. ¹⁵ использовали MSC in vitro для получения инсулин-секретирующих бета-подобных клеток с использованием рекомбинантных аденовирусов, несущих Pdx1 или Pdx1 вместе с Pax4.Михара и др. ¹⁶ показали, что индуцированная экспрессия факторов Pdx1 и Nkx6.1 может приводить к образованию клеток, продуцирующих инсулин, при необходимости, с использованием системы трехмерного суспензионного биореактора и факторов роста, специфичных для каждой стадии. Другой использованный подход заключался в добавлении ингибиторов костных морфогенетических белков и активаторов протеинкиназы C для получения бета-клеток из эмбриональных стволовых клеток. ^17,18

Другой инновационный подход использовал специфическую микро-РНК (miRNA) для сверхэкспрессии в MSC, происходящих из пуповины.Было показано, что miR-375 и miR-26a обладают способностью индуцировать дифференцировку в продуцирующие инсулин клетки. ¹⁹ Chandra et al. ²⁰ генерировал IPC из стволовых клеток жировой ткани мышей и восстанавливал гликемический контроль у мышей в течение 2 недель.

Было показано, что как костный мозг, так и стволовые клетки студня Вартона образуют островковые кластеры в среде, содержащей никотинамид, активин, фактор роста гепатоцитов, эксендин-4 и пентагастрин. ²¹ Нейрон-кондиционированная среда также показала способность дифференцировать IPC в нормально функционирующие бета-клетки in vivo с использованием подхода ступенчатого культивирования. ²²

Несмотря на то, что все эти достижения вселяют большие надежды в эту область, доступны только доклинические данные, и до клинической эксплуатации каждого из этих методов остается несколько лет и многие испытания, прежде чем станет очевидной клиническая безопасность, эффективность и полезность.

КЛЕТКИ ГЕМАТОПОЭЗИЧЕСКОГО И КОСТНОГО МОЗГА

Существует около дюжины исследований с использованием гематопоэтических клеток CD34 + периферического и костного мозга, в которых утверждается, что в исследованиях на людях эффективный контроль диабета.В большинстве исследований использовались инъекции подготовленных клеток в артерии, питающие поджелудочную железу. Побочные эффекты были легкими, включая боль в животе, тошноту и дискомфорт. Эффективность снова была показана в нескольких исследованиях с использованием гликированного гемоглобина (HbA1c), уровней С-пептида и необходимости меньшего количества лекарств и инсулина. ²³ (таблица 1).

Таблица 1: Клинические испытания гемопоэтических и мононуклеарных клеток костного мозга для лечения сахарного диабета 2 типа .
BM-MNC: мононуклеарные клетки костного мозга; IV: внутривенно; МСК: мезенхимальные стволовые клетки.

Аутологичный костный мозг содержит гемопоэтические стволовые клетки, смесь мононуклеарных клеток, нескольких мезенхимальных клеток и других клеток. Стволовые клетки периферической крови отбираются в основном по их положительности к антигену CD34. Было заявлено, что различные препараты кроветворных клеток эффективны в коррекции гипергликемии, улучшении выработки эндогенного инсулина и уменьшении или устранении необходимости в инсулине и других методах лечения диабета. ^23-26 Нет доказательств дифференцировки in vivo BM-MNC в бета-клетки поджелудочной железы; ²⁷ Существуют и другие потенциальные механизмы, объясняющие это улучшение, включая неоваскуляризацию, восстановление эндотелия, модуляцию воспалительной среды и стимуляцию эндогенных стволовых клеток с помощью паракринных медиаторов. ^28,29 Было показано, что кроветворные клетки стимулируют ангиогенез и васкуляризацию в ишемизированных областях; ³⁰ , их взаимодействие с микроокружением также стимулирует собственные эндогенные стволовые клетки ткани для замещения поврежденных клеток, что приводит к их восстановлению. ²⁹ Благодаря этим процессам часто наблюдался антифиброзный эффект.

Костный мозг можно разделить центрифугированием с градиентом плотности фиколла-пака или без него на разные секции. Стволовые клетки костного мозга перемещаются в поврежденные области, где они секретируют различные факторы роста и взаимодействуют с микросредой. ^30,31 Не сообщалось о каких-либо серьезных побочных эффектах или проблемах безопасности, препятствующих введению этих клеток, за исключением боли, связанной с процедурой, незначительного кровотечения или гематом. ^23-33 Wang et al. ³³ использовал аутологичный костный мозг для лечения 31 пациента инфузией стволовых клеток в основные артерии, питающие поджелудочную железу. HbA1c упал на> 1,5% в течение 30 дней, а C-пептид увеличился через 3 месяца наблюдения. Сообщалось, что все пациенты значительно снизили прием антидиабетических препаратов. ²⁵

BM-MNC были использованы Bhansali et al. ²⁴ в проспективном рандомизированном плацебо-контролируемом исследовании, рассчитанном на лечение 11 пациентов.В целом, 9 из 11 пациентов (82%) достигли 50% снижения потребности в инсулине, а 10 (91%) достигли HbA1c <7% в группе вмешательства. Повышение уровня С-пептида является суррогатом, используемым для демонстрации активации выработки эндогенного инсулина. ³⁴ Wu et al. ²⁵ сообщили о лечении 80 пациентов с BM-MNC с гипербарическим кислородом или без него. Было показано, что костный мозг помогает контролировать диабет, частично или полностью в некоторых случаях, без эффекта гипербарической терапии. ³⁵ Hu et al. ³⁶ лечили 118 пациентов только BM-MNC или инсулином. BM-MNC вводили в питающие артерии поджелудочной железы. Значительно улучшились уровни HbA1c и C-пептида. ³⁶

Наконец, два недавних метаанализа опубликованных исследований пришли к выводу, что как BM-MNC, так и инфузия мононуклеарных клеток периферической крови может привести к улучшению HbA1C, глюкозы в плазме натощак, уровней C-пептида и выработки эндогенного инсулина через 12 месяцев в большинстве случаев. пролеченных пациентов.В этих двух публикациях собрано несколько исследований, различающихся по количеству используемых клеток и маршрутам инфузий, без статистической значимости и надлежащего плана рандомизации. Тем не менее, эти данные использовались для подтверждения убедительных выводов и заявлений о безопасности и эффективности. ^11,37,38 Опять же, продолжительность ответа варьировала от 6 месяцев до 2 лет по оценке HbA1C.

НЕДИФФЕРЕНЦИРОВАННЫЕ МЕСЕНХИМАЛЬНЫЕ СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ

MSC представляют собой плюрипотентные клетки-предшественники с доказанными регенеративными, ангиогенными, антифиброзными, иммуномодулирующими и стимулирующими рост свойствами.МСК можно выделить из различных тканей в культуре, включая плаценту, костный мозг, жировую ткань и пуповину плода, среди прочего. При T2DM MSC может достигать более одной цели, включая восстановление эндотелиальных кровеносных сосудов, балансирование иммунной среды, стимуляцию эндогенных стволовых клеток и, в конечном итоге, восстановление и замену островковых клеток. MSC могут быть аллогенными или аутологичными и должны быть последовательно культивированы в специально определенных условиях, используя свойство прикрепления к чашкам для культивирования. ^39,40

Было обнаружено, что даже кондиционированная среда, в которой культивируются MSC, обладает аналогичной способностью и свойствами регулировать глюкозу у мышей с диабетом, что указывает на основной паракринный вклад. ⁴¹ МСК создают микросреду, которая способствует пролиферации эндогенных клеток и восстановлению их функций. ⁴⁰ Были идентифицированы некоторые паракринные факторы, такие как фактор роста эндотелия сосудов альфа, фактор роста тромбоцитов, ангиопоэтин-1 и инсулиноподобный фактор роста. ⁴¹

Известные иммунорегуляторные и иммунные привилегированные свойства МСК с низкой экспрессией главного комплекса гистосовместимости класса II и костимулирующих молекул позволяют им подавлять пролиферацию Т- и В-лимфоцитов и модулировать их иммунные ответы, включая образование антител, цитотоксичность Т-лимфоцитов. и естественные клетки-киллеры, созревание В-клеток за счет стимулирования толерантности Т-клеток и индукции пролиферации популяций регуляторных Т-клеток. ^42,43 Сумма этих процессов может привести к спасению клеток поджелудочной железы от продолжающегося разрушения.Утверждается, что МСК также вызывают аутофагию и посредством этого механизма способствуют восстановлению клеток и заживлению ран. ^43,44 Несколько исследований предоставили доказательства того, что МСК могут способствовать снижению инсулинорезистентности, встречающейся при СД2. Обращение или ослабление инсулинорезистентности может быть опосредовано высвобождаемыми цитокинами и, возможно, их действием на макрофаги, но точные механизмы остаются далеко не понятыми. О каких-либо серьезных острых аллергических или иммунологических явлениях не сообщалось, но иногда могут возникать легкие тошнота, рвота, головные боли, боль в животе в месте прокола, кровотечение или гематома (Таблица 2). ^45-52

Таблица 2: Клинические испытания с использованием мезенхимальных стволовых клеток для лечения сахарного диабета 2 типа.
IV: внутривенно.

Судьбу инфузированных клеток исследовали Sood et al. ⁴⁹ , которые вводили радиоактивно меченные фтордезоксиглюкозой МСК костного мозга (BM-MSC) мышам внутривенно или в верхние панкреатико-дуоденальные и селезеночные артерии. Прослеживание с помощью позитронно-эмиссионной томографии показало, что МСК, введенные внутривенно, попадают в легкие перед тем, как распространяться в системный кровоток.Локально введенные клетки частично мигрировали в поджелудочную железу. Было доказано, что снижение HbA1c и потребность в инсулине были выше, когда клетки вводили непосредственно в питающие артерии поджелудочной железы. ⁴⁹

Bhansali et al. ⁴⁶ Ввели BM-MSC для лечения 10 пациентов и продемонстрировали снижение потребности в инсулине; кроме того, 3 пациента смогли полностью отменить инсулин. Wang et al. ⁴³ сообщили о снижении уровня HbA1C уже через 1 месяц.То же явление наблюдалось и в двух других клинических испытаниях, проведенных другими исследователями; Было обнаружено, что HbA1C снижается, начиная с 3 месяцев и продолжаясь в среднем 1 год. ^50-52 Было показано, что действие клеток сохраняется от 9 месяцев до 2 лет. ^43,50-52

Множественные инъекции МСК использовались в некоторых исследованиях в попытке продлить их действие, но не было достигнуто четких результатов по оптимальному графику инъекций, и нет единого мнения об оптимальном времени или интервале инфузии МСК у пациентов с диабетом.Из различных отчетов ясно, что эффект обычно ограничивается несколькими месяцами, хотя может сохраняться до 2 лет. ^49,51,52

Другой важный вопрос, который следует учитывать, — это оптимальная доза эффекторных клеток. В то время как в большинстве исследований использовалось количество клеток, зависящее от веса, в среднем используется 10 ⁶ –2,6 × 10 ⁷ клеток / кг. ³⁸ Сообщается, что ответ зависит от дозы в некоторых, но не во всех исследованиях. ⁵³ Эффекты на гипергликемию наблюдались на ранних этапах некоторых исследований, но С-пептид последовал позже, достигнув пика через 6 месяцев.Эффект в среднем длился около 12 месяцев после имплантации МСК. Hu et al. ⁵² сообщили, что нормализация С-пептида достигла пика через 1 год и снизилась в течение следующих 2 лет. ^48,50,51

Skyler et al. ⁵⁴ опубликовали в июле 2015 года плацебо-контролируемое многоцентровое клиническое исследование фазы III с использованием аллогенных МСК в возрастающей дозе. Целевой уровень HbA1c ≤7% был достигнут 33% (5 из 15) субъектов, получивших 2.0 × 106 клеток / кг дозы и 50% тех, кто получил 1,0 × 10 ⁶ клеток / кг. Источником МСК были взрослые аллогенные клетки-предшественники костного мозга. Внутривенно вводили только одну дозу МСК без значительных побочных эффектов. Ни один из пациентов не прекратил участие в исследовании из-за нежелательного явления. ⁵⁴

Наконец, Domouky et al. ⁵⁵ трансплантировали 40 крысам BM-MSC или IPC с дифференцированными инсулин-продуцирующими клетками. Обе группы показали улучшение контроля диабета, но группа IPC показала нормальную регенерацию и распределение бета-клеток в поджелудочной железе и возобновление выработки эндогенного инсулина в более значительной степени. ⁵⁵

ОСЛОЖНЕНИЯ ДИАБЕТА

Патобиология диабетических осложнений тесно связана с диабетическими васкулопатиями и воспалительной микросредой. На клинической платформе импотенция, невропатии, заживление ран, почечная недостаточность, повреждения сетчатки, сердечная недостаточность и язвы на ногах, среди других осложнений, могут сделать жизнь чрезвычайно сложной для пациентов с СД2. Несколько испытаний показали эффективность или, по крайней мере, улучшение диабетических осложнений.Cao et al. ⁵⁶ использовали BM-MSC, чтобы показать улучшенное заживление язв диабетической стопы. Packham et al. ⁵⁷ показали, что вливание аллогенных мезенхимальных клеток-предшественников пациентам, страдающим диабетической нефропатией, с использованием коммерчески доступных аллогенных МСК (Rexlemestrocel-L®, Mesoblast, New York City, New York, USA) безопасно и переносимо для использования человеком и стабилизировать или улучшить диабетическую нефропатию. ⁵⁷ Xiang et al. ⁵⁸ показали, что крысы, обработанные кондиционированной средой BM-MSC, имели усиленное ремоделирование сосудов после индуцированного инсульта.Zhang et al. ⁵⁹ сообщили о восстановлении зрения при диабетической ретинопатии у крыс после интравитреальной инъекции нервных стволовых клеток, происходящих из MSC человека из пуповины. Лечение диабетических крыс предотвращало снижение уровней нейротрофических факторов головного мозга, обычно вызываемое диабетом. ⁵⁹ Было показано, что внутриочаговые инъекции BM-MNC в кожные язвы и их окрестности улучшают перфузию конечностей и заживление язв у пациентов с критической ишемией конечностей. ³¹

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И БУДУЩИЕ НАПРАВЛЕНИЯ

В настоящее время проводится около 50 исследований использования стволовых клеток при СД2, которые зарегистрированы на сайте www.clinicaltrials.gov. Было проведено большое количество небольших опубликованных исследований, которые действительно не являются убедительным научным доказательством эффективности различных исследуемых стволовых клеток. Из-за отсутствия статистической значимости большинства опубликованных данных и слепой схемы рандомизации мы считаем бесполезным использование метааналитических методов для получения полезных выводов.Одна большая проблема заключается в том, сопоставимы ли клетки в разных лабораториях. Другими словами, у нас недостаточно данных, чтобы предположить, что каждое исследование не сообщает о другом подтипе клеток из-за отсутствия в большинстве исследований проточной цитометрической идентификации. Внедрение предварительно приготовленных или замороженных клеток, таких как МСК пупочного или костного мозга, различными фармацевтическими компаниями на данный момент оказалось чрезвычайно дорогостоящим и определенно недоступным для подавляющего большинства людей. Необходимы более масштабные исследования, чтобы продвинуться в этой области и понять, как лучше всего реализовать ее потенциал.Мы считаем, что в настоящее время терапию стволовыми клетками следует использовать только в рамках клинических испытаний, пока не станет доступно достаточно данных, поддающихся оценке. Следует проявлять осторожность, чтобы расширить нормативную работу, необходимую для создания этой новой области, и помочь ей улучшить наш вооружение против СД2. Необходимо лучше продумать и стандартизировать лабораторные методы, такие как условия культивирования и методы нумерации клеток, а интерпретацию результатов следует проводить критически. Многие систематические ошибки необходимо исключить путем принятия более совершенной двойной слепой рандомизации, статистических методов и достаточно больших размеров выборки.Большинство исследователей в этой области работают на доклинических этапах экспериментов с дифференцировкой различных стволовых клеток в инсулин-продуцирующие бета-клетки, в то время как другая группа исследует противовоспалительные свойства костного мозга и МСК. Будущее стволовых клеток может быть направлено на восстановление и одновременное выполнение обеих стратегий.

Разработана методика доставки ИПСК для лечения сахарного диабета I типа

Команда разработала конструкцию в форме корня лотоса для доставки бета-клеток поджелудочной железы, полученных из ИПСК, пациентам с сахарным диабетом I типа.

В новом исследовании ученые из Токийского университета, Япония, разработали новое устройство для долгосрочной трансплантации индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК), полученных из бета-клеток поджелудочной железы человека. По словам команды, это может помочь в лечении сахарного диабета I типа (T1D).

Исследователи говорят, что T1D развивается, когда аутоиммунные антитела разрушают бета-клетки поджелудочной железы, которые отвечают за выработку инсулина. Инсулин регулирует уровень глюкозы в крови, и в отсутствие этого высокий уровень глюкозы в крови медленно повреждает почки, глаза и периферические нервы.Поскольку организм со временем теряет способность вырабатывать инсулин, в настоящее время основным методом лечения сахарного диабета 1 типа являются инъекции инсулина. В течение последнего десятилетия проводились исследования, направленные на поиск способов восполнения утраченных бета-клеток с помощью клеточной терапии.

«Клеточная терапия — захватывающий, но сложный подход к лечению СД1», — сказал ведущий автор исследования профессор Сёдзи Такеучи. «Проблема возникает из-за сложности создания большого количества человеческих бета-клеток в чашке и, что более важно, обеспечения безопасной и эффективной трансплантации.В этом исследовании мы хотели разработать новую конструкцию, которая позволит успешно трансплантировать бета-клетки в долгосрочной перспективе ».

Для достижения своей цели исследователи разработали инкапсулированную конструкцию в форме корня лотоса (LENCON) и упаковали ее с бета-клетками поджелудочной железы, полученными из ИПСК человека, которые являются безграничным источником клеток и позволяют производить любое количество бета-клетки. Необходимость в таком методе инкапсуляции возникает из-за того, что иммунные клетки реципиента могут разрушать недавно пересаженные клетки.

Чтобы этого не произошло, исследователи сконструировали трансплантат LENCON миллиметровой толщины. Ранее было показано, что диаметр трансплантата толщиной в миллиметр снижает иммунный ответ организма на инородное тело. При такой толщине кислород и питательные вещества не могли быть доставлены в центр клеток, но, используя форму корня лотоса, клетки были размещены только у края трансплантата, где кислород и питательные вещества могут достаточно диффундировать, создавая среду, в которой клетки могли выжить даже в трансплантате толщиной в миллиметр.

Разработав LENCON, команда проверила, сможет ли он эффективно контролировать уровень глюкозы в крови в долгосрочной перспективе, не вызывая иммунного ответа. Они трансплантировали конструкцию иммунодефицитным и иммунокомпетентным мышам с диабетом. Первый помог исследовать эффективность трансплантата в контроле уровня глюкозы в крови при отсутствии иммунного ответа, в то время как второй подход решал обе цели. Исследователи обнаружили, что LENCON способен поддерживать нормальный уровень глюкозы в крови более 180 дней у первых мышей и может быть удален без спаек после более чем одного года трансплантации у вторых мышей.

«Это поразительные результаты, которые показывают, как LENCON может успешно и безопасно использоваться при сахарном диабете. Наши результаты показывают, что LENCON может предложить новый вариант клеточной терапии СД1 », — сказал первый автор исследования доктор Фумисато Одзава.

Результаты опубликованы в iScience.

стволовых клеток в лечении диабета

Лечение диабета — это ежедневная борьба для многих. Это может потребовать почти постоянного обдумывания того, когда и что человек будет есть в течение дня, потребуется ли и сколько инсулина для еды, бесчисленных уколов пальцев для проверки уровня глюкозы и дополнительных неудобств, связанных с постоянным ношением инсулиновых помп и тестеров, дополнительных батареек. и все остальное, что им нужно будет пережить в течение дня.

Диабет

Диабетикам, возможно, придется самостоятельно вводить такие уколы инсулина три раза в день.

Диабет относится к семейству заболеваний, при которых организм не может эффективно производить или использовать инсулин — гормон, необходимый для преобразования пищи в энергию. Причина диабета неизвестна, и пока нет лекарства. На сегодняшний день диабет является седьмой по значимости причиной смерти в Соединенных Штатах.

По данным Американской диабетической ассоциации, «их 23.6 миллионов детей и взрослых в Соединенных Штатах, или 7,8% населения, страдают диабетом. Хотя, по оценкам, у 17,9 миллиона человек диагностирован диабет, к сожалению, 5,7 миллиона человек (или почти четверть) не знают о своем заболевании ».

Существует три основных типа диабета:

• Тип 1 — аутоиммунное заболевание
• Тип 2 связан с наследственными факторами риска и факторами риска, связанными с образом жизни
• Гестационный диабет возникает во время беременности

Диабет 1 типа характеризуется неспособностью организма вырабатывать инсулин и поэтому требует ежедневных инъекций инсулина.Поскольку он чаще всего развивается у детей, его часто называют «ювенильным диабетом». Фонд исследования ювенильного диабета (JDRF) сообщает, что у трех миллионов американцев может быть диабет 1 типа (T1D), и в среднем каждый день диагностируется у 40 детей (более 15 000 в год).

Стабилизация уровня инсулина — ключ к лечению диабета. Стандартное лечение сегодня сосредоточено на добавлении инсулина в организм, как правило, с помощью инъекций (игл) или инсулиновых помп, которые носят вне тела.Это требует от пациента проверки уровня сахара в крови несколько раз в день и тщательного поддержания уровня инсулина в крови. Хотя в настоящее время это признано лучшим стандартом лечения, исследователи надеются найти способ помочь организму вырабатывать или лучше регулировать собственный уровень инсулина.

Один из таких исследуемых методов использует стволовые клетки для создания инсулин-продуцирующих островков в поджелудочной железе. Хотя терапия стволовыми клетками еще не вылечила диабет 1 типа, известны случаи, когда пациенты годами не нуждались в инъекциях инсулина.В некоторых клинических испытаниях стволовые клетки пуповинной крови используются специально для лечения диабета.

Стволовые клетки в лечении диабета II типа

В 2017 году исследователи собрали и проанализировали 13 исследований, опубликованных в период с 2006 по 2016 год, в которых участвовали 342 пациента, получившие стволовые клетки, подобные тем, которые содержатся в пуповинной крови, и еще 111 пациентов, получивших стволовые клетки, подобные тем, которые содержатся в пуповинной ткани, для лечения своего диабета. Хотя не все отреагировали на лечение, исследователи наблюдали улучшение контроля уровня глюкозы и снижение зависимости от инсулина на срок до четырех лет.Хотя результаты показали многообещающие результаты лечения диабета с помощью стволовых клеток, они все же оставили без ответа несколько вопросов, в том числе о том, кто является идеальными кандидатами, каков наилучший способ введения, какова оптимальная доза и есть ли необходимость в многократных переливаниях.

Бразильское исследование по лечению диабета I типа

Клиническое исследование, проведенное в Бразилии с участием 21 взрослого пациента с диабетом 1 типа, показывает, что инфузия стволовых клеток может вылечить болезнь, по крайней мере, на несколько лет.Результаты, опубликованные в 2017 году в журнале Frontiers in Immunology , показали, что большинство пациентов перестали принимать инсулин в течение трех с половиной лет, а одному пациенту не пришлось использовать инсулин в течение восьми лет. «Теперь мы понимаем, что трансплантация стволовых клеток может помочь в лечении диабета у некоторых», — сказал Барт Роуп, доктор философии, заслуженный председатель кафедры диабета Чан Сун-Шионг Шапиро, профессор / основатель кафедры иммунологии диабета и наблюдатель клиническое испытание.

Такие положительные результаты не были правилом.Для некоторых пациентов трансплантация стволовых клеток практически не повлияла на их диабет 1 типа (T1D).

Барт Роуп, Ph.D.

«Мы обнаружили иммунную сигнатуру, предсказывающую эти результаты — благоприятные или неблагоприятные — что является первым шагом к персонализированной медицине при диабете 1 типа», — сказал д-р Роеп. «Понимание того, почему иногда это не удается, позволит нам разработать новые стратегии лечения для менее удачливых пациентов. Кроме того, это первое убедительное доказательство того, что T1D можно вылечить.”

В исследовании пациенты с диабетом 1 типа сохранялись до 30 месяцев после инфузии без инсулина; однако после этого момента польза начала уменьшаться, и большинство пациентов, длительное время не принимавших инсулин, в конечном итоге возобновили прием инсулина. Это указывает на то, что могут действовать дополнительные механизмы или что генетический фон все еще может иметь влияние. Чтобы противодействовать этому эффекту, вводили Т-регуляторные клетки (Treg). При краткосрочном наблюдении инфузии Treg снижали потребность в инсулине у шести из восьми пациентов, двое из которых перестали получать инсулин.

Стволовые клетки в этом исследовании были аутологичными гемопоэтическими стволовыми клетками. Это тот же тип стволовых клеток, который содержится в пуповинной крови. Поскольку диабет 1 типа (часто называемый ювенильным диабетом) является аутоиммунным заболеванием, которое проявляется в раннем возрасте, легко увидеть, где результаты этого исследования могут оказаться полезными для людей, чья пуповинная кровь хранилась при рождении. Пуповинная кровь — лучший источник этих гемопоэтических стволовых клеток из-за их наивности и отсутствия каких-либо мутаций, вызванных старением.

Результаты этого исследования следуют недавнему выводу тех же исследователей о том, что диабет 1 типа не был вызван иммунной системой, ошибочно атакующей бета-клетки, вырабатывающие инсулин, а скорее вызван поврежденными бета-клетками, которые сами влияют на иммунный ответ.

Treg клеток

Исследователи из Университета здравоохранения Флориды говорят, что они нашли способ увеличить количество определенных консервированных клеток пуповинной крови, которые потенциально могут служить в качестве долгосрочного лечения диабета 1 типа.Эти клетки называются регуляторными Т-клетками тимуса, или сокращенно tTreg. Они представляют собой тип лейкоцитов, которые помогают предотвратить аутоиммунные реакции, когда иммунная система человека атакует самого себя, например, при диабете.

Используя микрогранулы, которые активируют и стимулируют рост, ученые смогли культивировать 1,26 миллиарда tTreg-клеток из 250 000–500 000 tTreg-клеток пуповины. Способность размножать эти tTreg-клетки может быть шагом на пути к остановке болезни, потому что это позволяет врачам делать следующее: (1) восполнять низкие количества tTreg, обнаруженные в раннем возрасте, (2) заменять плохие tTreg свежим запасом новых, хорошие tTreg и (3) возобновляют лечение по мере или в случае возвращения инсулинозависимости.

Результаты этого исследования также являются еще одним шагом на пути к возможности собрать часть криоконсервированной коллекции пуповинной крови для различных возможностей лечения.

Обучающая терапия стволовыми клетками

Устройство Stem Cell Educator призвано перевоспитывать клетки иммунной системы

Недавно разработанный Stem Cell Educator (SCE) использует новую клетку, идентифицированную доктором Юн Чжао как имеющую эмбриональные и гематопоэтические характеристики.Доктор Чжао говорит, что эти стволовые клетки пуповинной крови (CB-SC) можно использовать для перевоспитания лимфоцитов и остановки аутоиммунных реакций. Педагог обеспечивает циркуляцию крови пациента через систему с замкнутым контуром, которая отделяет мононуклеарные клетки от цельной крови, кратковременно их совместное культивирование с прикрепленными стволовыми клетками пуповинной крови и возвращает реформированные клетки в кровообращение пациента. Программа Stem Cell Educator не вводит пациентам новые стволовые клетки по сравнению с другими методами лечения, основанными на стволовых клетках. Кроме того, в предыдущих исследованиях Dr.Чжао говорит, что преподаватель устраняет необходимость в предварительном согласовании, и лечение занимает всего 8–10 часов.

Текущие клинические испытания

Австралийское исследование набирает детей в возрасте от 1 до 12 лет, чтобы выяснить, может ли повторное вливание их собственной пуповинной крови помочь предотвратить диабет I типа у тех, кто находится в группе повышенного риска.

Институт метаболизма и эндокринологии в Китае проводит пару исследований, посвященных изучению Treg-клеток пуповинной крови при диабете.

Исследование Stem Cell Educator в настоящее время проходит испытания в Китае.

Еще три различных исследования в Китае используют стволовые клетки пуповинной ткани для лечения пациентов с диабетом.

В ходе клинических испытаний во Вьетнаме также изучается, как стволовые клетки пуповинной ткани могут лечить это заболевание.

Прогресс стволовых клеток в лечении сахарного диабета 1 типа

Фриденштейн был первым, кто описал выделение МСК из костного мозга (КМ) крыс. Zhao et al., 2016 г. . Помимо BM, МСК также могут быть выделены из жировой ткани, печени плода, пуповинной крови, мобилизованной периферической крови, легкого плода, плаценты, пуповины, пульпы зуба, синовиальной оболочки. Нагамура-Иноуэ и Хе, 2014 , пародонтальная связка, эндометрий, губчатая и компактная кость Dominici et al., 2006 . Международное общество клеточной терапии (ISCT) предложило несколько минимальных критериев для идентификации МСК, которые являются такими; Пластичный прилипший фибробластоподобный рост. Экспрессия маркеров CD73, CD90 и CD105 по крайней мере в 95% клеточной популяции и отсутствие экспрессии маркеров CD34, CD45, CD14, CD11b, CD19 или CD79a и HLA-II, в дополнение к способности дифференцировки in vitro Dominici et al., 2006 г. . При подходящих условиях культивирования МСК способны дифференцироваться в мезодермальные, энтодермальные и даже эктодермальные клетки. Они обладают способностью выделять факторы роста и иммунопротекторные цитокины для трансплантации. МСК могут использоваться для регенерации и восстановления тканей, поскольку они не образуют тератомы. Простое выделение, большое количественное увеличение и мультипотенциальная дифференцировка МСК делают их идеальными кандидатами для терапии на основе стволовых клеток и их применения в качестве носителей генов, пока они сами.Способность избегать иммунного распознавания и подавлять иммунные ответы делают их очень многообещающим инструментом иммуномодулирующей клеточной терапии при иммуноопосредованных заболеваниях. В настоящее время на сайте Clinical-trials.gov зарегистрировано 423 клинических испытания с использованием МСК. Были проведены клинические испытания восстановления тканей, включая ишемию сердца, ишемию конечностей, боковой амиотрофический склероз, диабет, ишемический инсульт, остеоартрит, цирроз печени и печеночную недостаточность. Чжао и др., 2016 . В этом исследовании человеческие МСК вводили внутривенно мышам NOD / SCID с облучением всего тела или локальным облучением брюшной полости или ног, и изучали долгосрочные побочные эффекты.Они пришли к выводу, что введение МСК безопасно и эффективно для длительного лечения тяжелых осложнений после лучевой терапии. Франсуа и др., 2014 г. .

МСК также вводили непосредственно в поджелудочную железу и, являясь нишевыми клетками, помогли облегчить симптомы диабета, улучшив метаболический контроль в моделях на животных, противодействуя аутоиммунитету, увеличивая приживление островков и выживаемость или как источник факторов роста и цитокинов. Xu et al., 2009 г. . Инъекции МСК не только помогают улучшить функции поджелудочной железы, но также излечивают сопутствующие симптомы, такие как диабетическая стопа, нефропатия, невропатия и т.д. Бхартия, 2016 .

Спонтанная дифференцировка МСК в ткани хозяина встречается редко, поэтому терапевтическое использование МСК зависит от способности контролировать их дифференцировку in vivo в функциональные клетки с высокой эффективностью и чистотой.Дополнительным ограничением является способность МСК дифференцироваться в нежелательные мезенхимальные клоны, что может ухудшить их терапевтическое использование. В нескольких исследованиях было предложено ограничение такой нежелательной дифференциации множеством факторов, однако эта проблема все еще не решена, поскольку точные роли этих факторов полностью не изучены. Возможная злокачественная трансформация и цитогенетические аберрации МСК также являются дополнительным ограничением. Volarevic et al., 2011 .

МСК костного мозга

МСК — еще один клеточный компонент костного мозга и важный компонент ниши HSC.MSC, полученные из BM человека, можно длительно культивировать in vitro без потери своих морфологических, фонотипических функциональных характеристик и с нормальным кариотипом до 44 недель. Уэлш и др., 1988 г. . Опосредованный Т-клетками иммунный ответ против вновь образованных β-клеток подавляется МСК из BM. Таким образом, терапия стволовыми клетками может быть лучшим подходом для лечения пациентов с СД1. Ли и Икехара, 2014 г. . Стволовые клетки перемещаются к поврежденному месту, дифференцируются и вызывают структурное и функциональное восстановление, что помогает вылечить диабет и нормализовать уровень инсулина в организме. Армита Махдави Гораби, 2016 .В эксперименте in vivo клетки костного мозга мыши были дифференцированы в функционирующие В-клетки. Янус и др., 2003 г. . Другой эксперимент показал, что IPC от крыс BM-MSC нормализовал хроническую гипергликемию у крыс с диабетом. Армита Махдави Гораби, 2016 .

МСК из жировой ткани

Жировые ткани, выделенные из липоаспиратов человека, также называемые стромальными клетками, полученными из жировой ткани (ADSC), легко доступны в больших количествах и обладают способностью к дифференцировке, аналогичной BMMSC.Сбор и производство AD-MSC более практичны и менее инвазивны для человека по сравнению с BMMSC и могут рассматриваться как альтернативный источник IPC. AD-МСК при культивировании в среде, содержащей фактор роста фибробластов, экспрессировали маркеры, такие как мРНК Isl1, которая необходима для образования клеток островков поджелудочной железы. Данг и др., 2015 . Несколько исследований показали, что AD-MSC из придатка яичка мыши обладают способностью дифференцироваться в продуцирующие инсулин клетки, которые экспрессируют PDX1, Ngn3 NeuroD, Pax4, Glut2 и секретируют инсулин и С-пептид.Недавнее исследование показало, что AD-MSC дифференцировались в IPC после 38-дневного совместного культивирования с островковыми клетками. Слияние дифференцированных AD-MSC и островковых клеток привело к лучшему выздоровлению от диабета по сравнению с трансплантацией только островков или совместной трансплантацией островков и дифференцированных BMMSC. Hashemian et al., 2015 ( Таблица 1 ).

МСК из плаценты человека

МСК, полученные из плаценты человека (hPDMSC), являются альтернативным источником клеточной терапии при диабете Кадам и др., 2010 г. . Клетки, выделенные из ворсинок хориона доношенной плаценты, могут образовывать островковые кластеры клеток (ILC). Иммуноцитохимическим методом было обнаружено, что дифференцированные ILC экспрессируют человеческий инсулин глюкагон и соматостатин. Трансплантация hPDMSC или полученных из ILC hPDMSC мышам с STZ-индуцированным диабетом привела к восстановлению нормогликемии Ende et al., 2004 .

МСК из пуповинной крови человека и пуповинной крови человека (UCB)

МСК, выделенные из пуповинной крови Bieback et al., 2004 г. и полученные из hUCB USSC (неограниченные соматические стволовые клетки) обладают потенциалом дифференцироваться в IPC с теми же клеточными маркерами и свойствами, что и MAPC (мультипотентные взрослые клетки-предшественники) Ende et al., 2004 Коблас и др., 2005 . Мононуклеарные адгезивные клетки, выделенные из UCB, демонстрируют BMMSC-подобный иммунофенотип и способность к дифференцировке. UCB-клетки проявляют гены, необходимые для дифференцировки в эндокринную ткань поджелудочной железы (Isl1, PDX1, Pax4 и Ngn3) после культивирования в среде, не содержащей специфических цитокинов или роста. факторы, кроме фетальной телячьей сыворотки Hashemian et al., 2015 г. . ИПК, происходящие из UCB-MSC, высвобождают инсулин и С-пептид в ответ на введение глюкозы in vitro и in vivo Прабакар и др., 2012 г. . Улучшение гликемических профилей, связанное с гистологическим улучшением инсулятов, было достигнуто после внутривенного (IV) введения hUCB-MSC 25 мышам с диабетом NOD 1 типа с инсулитом. возможности расширения и дифференциации в МПК могут рассматриваться как альтернативный вариант лечения диабета Hashemian et al., 2015 г. .

МСК от Wharton’s Jelly

MSC в пуповине Wharton’s Jelly (WJ) обладают той же способностью, что и MSC из UCB, дифференцироваться в IPC.Исследователи успешно дифференцировали WJ-MSC в IPC и трансплантировали IPC в печень мышей с диабетом. Они продемонстрировали экспрессию инсулина в ответ на физиологические уровни глюкозы, а также секрецию С-пептида и экспрессию специфичных для поджелудочной железы генов PDX1, Nkx2.2, HLXB-9 и Glut-2. Hashemian et al., 2015 . Позже ученые сравнили дифференцировочную способность WJ-MSC и BMMSC в получении фенотипа IPC. Они указали, что оба типа клеток были способны образовывать островковые кластеры в первый день в предварительно кондиционированной культуральной среде.Кроме того, они обнаружили более высокую экспрессию PDX1 в дифференцированных WJMSC по сравнению с дифференцированными BMMSC, а секреция инсулина и экспрессия мРНК инсулина и С-пептида были выше в дифференцированных WJ-MSC. WJ-MSC, инфицированные геном PDX1, несущие рекомбинантный аденовирус, а затем обработанные индуктивными факторами, могли дифференцироваться в IPC in vitro. Дифференцированные клетки экспрессировали гены, связанные с β-клетками, такие как PDX1, Ngn3, Glut2 и Nkx6.1, и были способны соответствовать высоким концентрациям глюкозы. Wu et al., 2009 г. . Другое исследование продемонстрировало, что WJ-MSCs дифференцируются в IPC посредством трехэтапного индуктивного протокола. Они также показали, что гены, связанные с β-клетками, экспрессируются как в дифференцированных клетках, так и в β-подобных клетках, трансплантированных в печень крыс с индуцированным STZ диабетом через воротную вену. В результате уровень глюкозы в крови значительно снизился через 4 недели после трансплантации. He et al., 2011 . Дифференцированные МПК из человеческих WJ-МСК могут облегчить гипергликемию у мышей с диабетом. Цай и др., 2012 г. . Эти многообещающие данные предполагают, что WJ-MSC обладают способностью как in vitro, так и in vivo дифференцироваться в секретирующие инсулин клетки. Из-за большего сходства hUCB-MSC, hPDMSC и WJ-MSC с эмбриональными стволовыми клетками (ESC) эти группы MSC следует рассматривать как потенциальные варианты клеточной терапии, а не BMMSC. Что касается выдающихся дифференцирующих и иммуномодулирующих способностей WJ-MSC, следует принимать во внимание создание банковской системы как для аутологичной, так и для аллогенной трансплантации этих клеток. Hashemian et al., 2015 г. ( Таблица 1 ).

Исследования показывают, как оптимизировать производство инсулин-продуцирующих клеток из стволовых клеток — ScienceDaily

Диабет 1 типа, который возникает, когда поджелудочная железа не вырабатывает достаточно инсулина для контроля уровня глюкозы в крови, является заболеванием, которое в настоящее время неизлечима, и большинству пациентов с ней трудно справиться.Ученые из Института Солка разрабатывают многообещающий подход к его лечению: использование стволовых клеток для создания инсулин-продуцирующих клеток (так называемых бета-клеток), которые могут заменить нефункциональные клетки поджелудочной железы.

В исследовании, опубликованном 7 июня 2021 года в журнале Nature Communications , исследователи сообщили, что они разработали новый способ создания бета-клеток, который намного более эффективен, чем предыдущие методы. Кроме того, когда эти бета-клетки тестировали на мышиной модели диабета 1 типа, уровень сахара в крови животных был взят под контроль в течение примерно двух недель.

«Стволовые клетки представляют собой чрезвычайно многообещающий подход для разработки многих клеточных методов лечения, включая более эффективные методы лечения диабета 1 типа», — говорит профессор Салка Хуан Карлос Изписуа Бельмонте, старший автор статьи. «Этот метод производства большого количества безопасных и функциональных бета-клеток является важным шагом вперед».

В данной работе исследователи начали с плюрипотентных стволовых клеток человека (чПСК). Эти клетки, которые могут быть получены из тканей взрослого человека (чаще всего кожи), потенциально могут стать любым типом клеток, обнаруженных в организме взрослого человека.Используя различные факторы роста и химические вещества, исследователи поэтапно преобразовывали hPSC в бета-клетки, имитируя развитие поджелудочной железы.

Производство бета-клеток из hPSC в лаборатории не новость, но в прошлом урожай этих ценных клеток был низким. При существующих методах только от 10 до 40 процентов клеток становятся бета-клетками. Для сравнения, методы, используемые для создания нервных клеток из hPSC, дают около 80 процентов выхода. Другая проблема заключается в том, что если в смеси оставить недифференцированные клетки, они могут в конечном итоге превратиться в клетки другого типа, которые будут нежелательными.

«Чтобы лечение на основе бета-клеток в конечном итоге стало жизнеспособным вариантом для пациентов, важно упростить производство этих клеток», — говорит соавтор исследования Хайсон Лю, бывший сотрудник лаборатории Бельмонте. «Нам нужно найти способ оптимизировать процесс».

Чтобы решить эту проблему, исследователи применили поэтапный подход к созданию бета-клеток. Они определили несколько химических веществ, которые важны для превращения hPSCs в более специализированные клетки. В конечном итоге они идентифицировали несколько коктейлей химических веществ, которые привели к выходу бета-клеток до 80 процентов.

Они также изучили способы выращивания этих клеток в лаборатории. «Обычно клетки выращивают на плоской пластине, но мы позволили им расти в трех измерениях», — говорит соавтор исследования Ронгхуэй Ли, научный сотрудник лаборатории Бельмонте. Такой рост клеток создает более общую площадь поверхности между клетками и позволяет им влиять друг на друга, как это было бы во время развития человека.

После того, как клетки были созданы, они были трансплантированы мышиной модели диабета типа 1. У модельных мышей была модифицированная иммунная система, которая не отвергала трансплантированные человеческие клетки.«Мы обнаружили, что в течение двух недель у этих мышей наблюдалось снижение высокого уровня сахара в крови до нормального диапазона», — говорит соавтор исследования Синь-Кай Ляо, штатный исследователь лаборатории Бельмонте. «Трансплантированные бета-клетки, полученные из hPSC, были биологически функциональными».

Исследователи продолжат изучение этого метода в лаборатории для дальнейшей оптимизации производства бета-клеток.