هدف قرار دادن سلول های بنیادی معده انسان برای درمان دیابت

بر اساس مطالعه پیش بالینی محققان Weill Cornell Medicine، سلول‌های بنیادی معده انسان را می‌توان به سلول‌هایی تبدیل کرد که در پاسخ به افزایش سطح قند خون، انسولین ترشح می‌کنند که رویکردی امیدوارکننده برای درمان دیابت ارائه می‌کند.

در این مطالعه، که در 27 آوریل در زیست شناسی سلولی طبیعت، محققان نشان دادند که می‌توانند سلول‌های بنیادی به‌دست‌آمده از بافت معده انسان را بگیرند و آن‌ها را مستقیماً با کارایی بسیار بالا در سلول‌هایی که شباهت زیادی به سلول‌های ترشح‌کننده انسولین لوزالمعده معروف به سلول‌های بتا دارند، برنامه‌ریزی کنند. پیوند گروه‌های کوچکی از این سلول‌ها علائم بیماری را در مدل موشی دیابت معکوس کرد.

این یک مطالعه اثبات مفهومی است که به ما یک پایه محکم برای ایجاد یک درمان مبتنی بر سلول های خود بیمار برای دیابت نوع 1 و دیابت نوع 2 شدید می دهد.

دکتر جو ژو، نویسنده ارشد مطالعه، استاد پزشکی بازساختی و عضو موسسه هارتمن برای بازسازی اندام درمانی در پزشکی ویل کورنل

انسولین هورمونی است که سطح گلوکز خون را تنظیم می کند؛ بدون آن، گلوکز خون بسیار بالا می رود و باعث دیابت و عوارض متعدد آن می شود. تخمین زده می شود که 1.6 میلیون آمریکایی دیابت نوع 1 دارند که ناشی از یک حمله خود ایمنی است که سلول های بتا را در پانکراس از بین می برد. حداقل چندین میلیون آمریکایی دیگر به دلیل دیابت نوع 2 شدید فاقد سلول های بتا کافی هستند. درمان‌های کنونی در چنین مواردی شامل تزریق انسولین با پمپ دستی و پوشیدنی است که دارای معایب متعددی از جمله درد، کنترل بالقوه ناکارآمد گلوکز و لزوم پوشیدن تجهیزات دست و پا گیر است.

هدف محققان زیست پزشکی جایگزینی عملکرد سلول های بتا به روشی طبیعی تر، با پیوند سلول های انسانی است که مانند سلول های بتا کار می کنند: به طور خودکار سطح قند خون را تشخیص می دهند و در صورت نیاز انسولین ترشح می کنند. در حالت ایده آل، چنین پیوندهایی از سلول های خود بیمار استفاده می کنند تا از مشکل رد پیوند جلوگیری شود.

دکتر ژو بیش از 15 سال است که برای رسیدن به این هدف تلاش می کند. در آزمایشات اولیه به عنوان یک محقق فوق دکترا، او کشف کرد که سلول های معمولی لوزالمعده را می توان با فعال کردن سه فاکتور رونویسی – یا پروتئین هایی که بیان ژن را کنترل می کنند – به سلول های شبه بتا تولید کننده انسولین تبدیل کرد که منجر به فعال شدن بعدی ژن ها می شود. برای رشد سلول های بتا طبیعی لازم است. در مطالعه ای در سال 2016، دوباره روی موش ها، او و تیمش نشان دادند که سلول های بنیادی خاصی در معده به نام سلول های بنیادی معده نیز به این روش فعال سازی سه عاملی بسیار حساس هستند.

معده سلول‌های ترشح‌کننده هورمون خود را می‌سازد و سلول‌های معده و سلول‌های پانکراس در مرحله جنینی رشد و نمو در مجاورت یکدیگر قرار دارند، بنابراین از این نظر کاملاً تعجب‌آور نیست که سلول‌های بنیادی معده می‌توانند به آسانی به انسولین بتا مانند تبدیل شوند. دکتر ژو گفت: سلول‌های ترشح می‌کنند.

تلاش برای بازتولید این نتایج با استفاده از سلول‌های بنیادی معده انسان، که می‌توان آن‌ها را نسبتاً آسان در یک روش سرپایی به نام آندوسکوپی از بیماران جدا کرد، با موانع فنی مختلف کند شد. با این حال، در مطالعه جدید، که توسط نویسنده اول، دکتر Xiaofeng Huang، مربی زیست شناسی مولکولی در پزشکی در Weill Cornell Medicine هدایت شد، محققان سرانجام به موفقیت دست یافتند.

پس از تبدیل سلول‌های بنیادی معده انسان به سلول‌های شبه بتا، این تیم سلول‌ها را در خوشه‌های کوچکی به نام ارگانوئیدها رشد دادند و دریافتند که این قطعات بافتی اندام‌مانند به سرعت به گلوکز حساس می‌شوند و با ترشح انسولین پاسخ می‌دهند. زمانی که ارگانوئیدهای شبه بتا به موش‌های دیابتی پیوند زدند تا حد زیادی مانند سلول‌های بتای واقعی پانکراس عمل می‌کردند و در پاسخ به افزایش گلوکز خون، انسولین ترشح می‌کردند و در نتیجه سطح گلوکز خون را ثابت نگه می‌داشتند. پیوندها همچنین تا زمانی که محققان آنها را تحت نظر داشتند به کار خود ادامه دادند – شش ماه – که نشان دهنده دوام خوب بود.

دکتر ژو گفت که او و آزمایشگاهش هنوز باید روش خود را به طرق مختلف بهینه کنند تا بتوان آن را برای استفاده بالینی در نظر گرفت. پیشرفت‌های ضروری شامل روش‌هایی برای افزایش مقیاس تولید سلول‌های بتا برای پیوند به انسان و اصلاح سلول‌های شبه بتا برای کاهش آسیب‌پذیری آنها در برابر نوع حمله ایمنی است که در ابتدا سلول‌های بتا را در بیماران دیابتی نوع 1 از بین می‌برد.

در نهایت، محققان امیدوارند که تکنیکی را توسعه دهند که امکان برداشت نسبتاً آسان سلول های بنیادی معده از بیماران را فراهم می کند و به دنبال آن، هفته ها بعد، ارگانوئیدهای ترشح کننده انسولین را پیوند می زنند که سطح قند خون را بدون نیاز به داروی بیشتر تنظیم می کند.