تولید اولین سلولهای جزایری که قادر به فرار از سیستم ایمنی هستند و به درمان دیابت نوع 1 کمک خواهند کرد
19 اوت 2020 - دانشمندان موسسه ی Salk، پیشرفت عمده ای در پیگیری یک درمان ایمن و موثر برای دیابت نوع 1 داشتند. محققان با استفاده از فن آوری سلول های بنیادی، اولین خوشه های شبیه به سلول های تولید کننده انسولین در لوزالمعده را تولید کردند که قادر به فرار از سیستم ایمنی هستند. این خوشه های سلولی محافظت شده در برابر سیستم ایمنی، قند خون را بدون نیاز به مصرف داروهای سرکوب کننده سیستم ایمنی پس از پیوند به بدن موشها، کنترل کردند.
مراحل انجام این تحقیق در مقاله ای در ژورنال Nature به تفصیل آمده است.
پروفسور Ronald Evans، نویسنده ارشد این مقاله و استاد زیست شناسی مولکولی و تکوین، می گوید: بیشتر افراد مبتلا به دیابت نوع 1 کودک و نوجوان هستند. این بیماری به سختی می تواند با داروها کنترل شود. ما امیدواریم که طب احیا کننده در ترکیب با استراتژیهای جدید برای محافظت از سلولها در برابر سیستم ایمنی بتواند سلولهای آسیب دیده را با خوشه های سلولی شبیه به سلولهای جزایر انسانی کارآمد که در آزمایشگاه تولید شده اند، درمان کند.
دیابت نوع 1 یک بیماری مادام العمر است که مدیریت آن، حتی با دستگاه های خودکار که مقدار مناسبی از انسولین را برای تنظیم قند خون به بدن بیمار تحویل می دهند، چالش برانگیز است. پیوند جزایر بتای لوزالمعده – خوشه هایی از سلولها که انسولین و سایر هورمونها را تولید می کنند - از بافت لوزالمعده ی اهدا کنندگان می توانند نوعی درمان را به این بیماران ارائه دهد، اما بیماران را ملزم به مصرف داروهای سرکوب کننده سیستم ایمنی برای تمام عمر می کند، که خطراتی جدی برای بیمار به همراه دارد. ده ها سال است که محققان به دنبال راه بهتری برای جایگزین نمودن سلول های از دست رفته ی بتا در لوزالمعده هستند. به گفته ی این گروه از محققان، پیوند سلولهای تولید کننده انسولین مانند این بدون نیاز به هیچ دستگاهی، ما را یک قدم به سوی یک درمان واقعی برای این بیماری نزدیک تر می کند.
در مطالعه ی قبلی، محققان آزمایشگاه پرفسور ایوانز به دنبال راه هایی برای غلبه بر موانع این نوع درمان، بودند. یکی از مشکلات آنها در استفاده از سلولهای بنیادی مشتق از سلولهای بتا، این بود که این سلولها عملکرد مورد نیاز را نداشتند. به گفته ی پرفسور ایوانز، این سلول ها در پاسخ به افزایش گلوکز، انسولین را ترشح نمی کردند، ما دریافتیم که علت این موضوع عدم تامین انرژی آنها است. تیم پرفسور ایوانز، یک سوئیچ ژنتیکی به نامERR-gamma را کشف کردند که در هنگام روشن شدن، این سلول ها را بسیار سریع شارژ می کرد.
دکتر مایکل داونز، دانشمند ارشد موسسه ی سالك و نویسنده ی مشترک هر دو مطالعه، گفت: وقتی ما سوئیچ ژنتیکی ERR-gamma را اضافه کردیم، سلول ها انرژی لازم برای انجام كار خود را دریافت کردند. این سلول های سالم و قوی، توانستند افزایش سطح گلوکز را درک کرده و در پاسخ به آن انسولین مورد نیاز را تولید و ترشح کنند.
بخش مهمی از مطالعه ی جدید حول تدوین روشی برای رشد سلولهای شبه بتا در یک محیط سه بعدی بود که تقریباً ساختاری نزدیک به لوزالمعده انسان داشته باشد. این ساختار، خاصیت جمع شدن سلولها در خوشه های سلولی شبیه به جزایر را به سلولها بخشید. نکته ی مهم تر این بود که محققان دریافتند پروتئینی به نامWNT4 ، قادر است سوئیچ بلوغ سلولها را که مبتنی بر ERR-gamma است، روشن کند. این ترکیب از مراحل کار، باعث ایجاد خوشه های عملکردی از سلول هایی شد که عملکرد و ساختار جزایر انسانی را تقلید می کردند و محققان آنها را ارگانوئیدهای شبیه به جزایر انسانی(HILOs) نامیدند.
در مرحله ی بعد، محققان با مسئله ی پیچیده ی رد سلولهای پیوند شده توسط سیستم ایمنی فرد دریافت کننده، روبرو بودند. بیماران دریافت کننده ی پیوندهای بافت طبیعی، برای جلوگیری از حمله ی سیستم ایمنی بدن به بافت تازه پیوند شده، نیاز به مصرف داروهای سرکوب کننده سیستم ایمنی دارند. اما روی دیگر این نوع از درمانهای سرکوبگر سیستم ایمنی، افزایش خطر عفونتها و سرطان است. با الهام از موفقیت داروهای ایمونوتراپی سرطان، این تیم در ابتدا نشان داد كه پروتئینPD-L1 که نقش ایست بازرسی را بازی می کند، می توانداز سلولهای پیوند شده محافظت كند. دکتر Eiji Yoshihara، دانشمند سابق آزمایشگاه ی پرفسور ایوانز، گفت: با بیان PD-L1، که به عنوان یک بلاکر سیستم ایمنی عمل می کند، این سلولها توانستند از دید سیستم ایمنی بدن پنهان بمانند.
دکتر Yoshihara، سپس روشی را برای القای PD-L1 درHILOs ، با پالسهای کوتاهی از پروتئین گاما اینترفرون ایجاد کرد. هنگام پیوند به موشهای دیابتی، ارگانوئیدهای شبه جزایر انسانی با قابلیت فرار از سیستم ایمنی، توانستند قند خون موش های دیابتی با سیستم ایمنی سالم، را بصورتی پایدار کنترل کنند.
دکتر داونز توضیح می دهد: این اولین مطالعه ای است که نشان داد می توان از HILOs در برابر سیستم ایمنی بدن بدون دستکاری ژنتیکی محافظت کرد، اگر ما بتوانیم این روش درمانی را توسعه دهیم، بیماران دیگر نیازی به مصرف داروهای سرکوب کننده سیستم ایمنی نخواهند داشت.
محققان معتقدند قبل از اینکه این سیستم به آزمایشات بالینی برسد، باید تحقیقات بیشتری انجام شود. آنها می گویند: ارگانوئیدهای پیوند شده باید برای مدت طولانی تر بر روی موش آزمایش شوند تا بقای تأثیرات آنها در طولانی مدت تأیید شود. برای اطمینان از استفاده ی ایمن این ارگانوئیدها در انسان نیز باید تحقیقات بیشتری انجام شود. پرفسور ایوانز در نتیجه گیری این مقاله، اظهار داشت: ما اکنون محصولی داریم که به طور بالقوه می تواند به بدن بیماران بدون نیاز به هر نوع وسیله ای، پیوند شود.
منبع:
Nature, 2020; DOI: 10.1038/s41586-020-2631-z
www.sciencedaily.com/releases/2020/08/200819110923.htm