На рисунке показан окрашенный трансплантат, который был извлечен через шесть недель после совместной трансплантации островковых и перепрограммированных эндотелиальных клеток сосудов (R-VEC). Белый островок, выявленный при окрашивании инсулином, васкуляризирован зелеными кровеносными сосудами, полученными из совместно пересаженных R-VEC, которые соединены с кровеносными сосудами хозяина (красные).
В ходе доклинического исследования, добавление модифицированных клеток, формирующих кровеносные сосуды человека, к трансплантатам островков повысило выживаемость клеток, продуцирующих инсулин, и обратило диабет вспять. Новый подход, который требует дальнейшей разработки и тестирования, может когда-нибудь позволить гораздо шире использовать трансплантацию островков для лечения диабета.
Островки, находящиеся в поджелудочной железе, представляют собой скопления клеток, секретирующих инсулин, и других клеток, опутанных крошечными специализированными кровеносными сосудами. Клетки, вырабатывающие инсулин, погибают в результате аутоиммунного процесса при сахарном диабете 1 типа, которым страдают примерно девять миллионов человек во всем мире. Хотя трансплантация островков является многообещающим методом лечения в таких случаях, единственный на сегодняшний день одобренный FDA метод имеет существенные ограничения.
Исследователи показали, что разработанные ими специальные клетки, формирующие кровеносные сосуды, называемые “перепрограммированными эндотелиальными клетками сосудов” (R-vecS), могут преодолеть некоторые из этих ограничений, обеспечивая надежную поддержку островков, позволяя им выживать и обращать диабет вспять в долгосрочной перспективе. при пересадке под кожу мышам.
В соответствии с одобренным в настоящее время методом трансплантации островков, островки вводятся в вену печени. Эта инвазивная процедура требует длительного применения иммуносупрессивных препаратов для предотвращения отторжения островков, приводит к относительно неконтролируемому распространению островков и обычно становится неэффективной в течение нескольких лет, вероятно, отчасти из-за отсутствия надлежащих поддерживающих клеток. В идеале исследователям нужен метод, который позволяет имплантировать островки в более контролируемом и доступном месте, например, под кожу, и позволяет пересаженной ткани сохраняться бесконечно долго. Исследователи также надеются в конечном итоге обойти проблему иммунного отторжения, используя островки и эндотелиальные клетки, которые получены из собственных клеток пациентов или сконструированы таким образом, чтобы быть невидимыми для иммунной системы.
В новом исследовании продемонстрировали возможность долговременной подкожной трансплантации островков с использованием R-VEC в качестве жизненно важных опорных клеток. “Мы показали, что васкуляризированные человеческие островки, имплантированные в подкожную клетчатку мышей с иммунодефицитом, быстро подключались к кровообращению хозяина, обеспечивая немедленное питание и поступление кислорода, тем самым повышая выживаемость и функциональность уязвимых островков”, — сказал доктор Рафии. Действительно, полученные из клеток пупочной вены человека, R-VEC относительно долговечны в условиях трансплантации — в отличие от хрупких эндотелиальных клеток, обнаруживаемых в островках, — и спроектированы таким образом, чтобы обладать высокой адаптируемостью и поддерживать любой конкретный тип ткани, окружающей их.
“Примечательно, что мы обнаружили, что R-VEC действительно адаптировались при совместной трансплантации с островками, поддерживая островки богатой сетью новых сосудов и даже приобретая “сигнатуру” активности генов естественных эндотелиальных клеток островков”, — сказал доктор Дэвид Редмонд, доцент кафедры вычислительной биологии в медицина в Институте терапевтической регенерации органов им. Хартмана.
Значительное большинство мышей с диабетом, которым были трансплантированы островки-плюс-R-vecS, восстановили нормальную массу тела и показали нормальный контроль уровня глюкозы в крови даже через 20 недель — период, который для этой мышиной модели диабета предполагает эффективное постоянное приживление островков. Мыши, получавшие островки, но не получавшие R-VEC, чувствовали себя гораздо хуже.
В ходе исследования команда показала, что комбинации островковых клеток и R-VEC также могут успешно расти в небольших “микрофлюидных” устройствах, которые могут быть использованы для быстрого тестирования потенциальных лекарств от диабета.
“Тем не менее, внедрение этой технологии для лечения пациентов с сахарным диабетом 1 типа потребует преодоления многочисленных препятствий, включая увеличение количества васкуляризированных островков и разработку подходов, позволяющих избежать иммуносупрессии”, — сказал доктор Ли. Данное исследование является первым шагом к достижению этих целей, которые могут быть достигнуты в следующем году.
Источник: медицинском центре Weill Cornell Medicine
