«Плащ-невидимка» для клеток: ученые нашли новый путь лечения диабета

Фото из открытых источников

По данным исследователей из Пенсильванского университета, облачение клеток в «плащи-невидимки» может предложить более простой и менее вредный путь лечения для людей с диабетом, проходящих клеточную терапию.

Клеточная терапия использует специально отобранные клетки для борьбы с инфекциями или запуска химических реакций в организме, например, запуская выработку здоровых клеток, вырабатывающих инсулин, для контроля уровня сахара в крови, без необходимости ежедневной инъекции. Однако многие существующие подходы требуют от пациентов постоянного приёма препаратов, ослабляющих иммунную систему во время лечения, что может привести к повышенному риску инфекций и другим серьёзным проблемам со здоровьем.

Новый подход, опубликованный в журнале Nature Biomedical Engineering, предполагает изготовление клеточного «плаща невидимки» из желеобразного материала, известного как гидрогель. Учёные сообщили, что этот тонкий слой гидрогеля, называемый биомиметической зоной пеллюцида (BZP), эффективно скрывал терапевтические клетки от иммунной системы организма, одновременно снижая уровень сахара в крови у серии диабетических мышей на 100 дней, значительно дольше, чем традиционные клеточные терапии диабета.

В клеточной терапии врачи тщательно калибруют донорские клетки для введения в иммунную систему организма с помощью процесса, называемого трансплантацией, который включает введение смесей клеток и жидких растворов. Йонг Ван, профессор биомедицинской инженерии и соответствующий автор статьи, заявил, что клеточные терапии были одобрены Управлением по контролю за продуктами и лекарствами (FDA) для лечения определённых заболеваний, включая некоторые виды рака. Однако клеточная терапия для лечения диабета относительно новая: первое лечение было одобрено Управлением по контролю за продуктами и лекарствами (FDA) в 2023 году.

«Определённые кластеры клеток, известные как островки, могут выделять инсулин, поддерживающий сахар, в организме пациентов с диабетом», — сказал Ванг, который также занимает кафедру клеточной медицины имени Дороти Фёр Хак и Дж. Ллойда Хака. «Однако эти донорские островки подвергаются нападению иммунной системы пациента. Существующие варианты лечения требуют постоянного приёма иммуносупрессантов для остановки этой реакции, которая может привести к серьёзным побочным эффектам, включая рак.»

Чтобы решить эту проблему, команда создала BZP, имитирующий естественное покрытие на внешней стороне человеческих яйцеклеток, известное как zona pellucida. Покрытие донорских островков BZP скрывает эти чужеродные клетки от иммунной системы организма. Покрытие проницаемое, то есть хотя клетки защищены от иммунной системы, они всё равно могут выделять терапевтические молекулы, такие как инсулин, в организм, что потенциально способствует клеточной терапии, не требующей иммуносупрессантов.

По словам Кюнгсен Ли, первого автора статьи и постдока Гарвардской медицинской школы, получившего докторскую степень по биомедицинской инженерии в Пенсильванском университете, хотя инкапсуляция клеток с помощью гидрогеля изучается уже много лет, ни одна предыдущая работа не воссоздала ультратонкую структуру и процесс затвердевания зоны пеллюциды для создания плаще-невидимки для терапевтических клеток.

Метод с плащем не сработал сразу, объяснил Ван. Потребовалось восемь лет последовательной разработки, чтобы создать слой гидрогеля толщиной всего 20 микрометров — гораздо тоньше человеческого волоса — который мог бы эффективно лежать на изогнутом краю живых клеток или кластеров, не нарушая их функциональность. Убедившись, что их подход совместим с живыми материалами, команда покрыла островки и пересадила их в группу диабетических мышей, контролируя уровень сахара в крови в течение 100 дней.

По сравнению с нелечёнными диабетическими мышами и мышами, лечившимися непокрытыми островками, у мышей, покрытых BZP, уровень сахара в крови восстановился в течение недели — и большинство из них оставались без диабета более 100 дней без постоянного приема иммуносупрессоров. Результаты показали гораздо более длительный эффективный период, чем непокрытые клеточные терапии, которые обычно длятся всего одну неделю или даже меньше без системной иммуносупрессии, отметил Ван.

В дальнейшем команда планирует дальнейшее изучение подхода BZP, чтобы лучше понять конкретную продолжительность сопротивления, которую может обеспечить каждая трансплантация островка. Ван отметил, что в долгосрочной перспективе — после дальнейших исследований, уточнения и, в конечном итоге, клинических испытаний — этот подход может стать перспективной коммерческой платформой для лечения не только диабета, но и множества заболеваний и состояний по всему организму.

«Этот метод может быть полезен в иммунотерапии, готовя клетки к устойчивости к хроническим заболеваниям, или в регенеративной медицине, стимулируя рост клеток для регенерации тканей в повреждённых или потерянных органах», — объяснил Ван. «Проще говоря, BZP может быть чрезвычайно полезен в широком спектре приложений биомедицинской инженерии.»