Ученым из Школы медицины Перельмана Университета Пенсильвании (Perelman School of Medicine, University of Pennsylvania) и Медицинского центра Хадасса Еврейского университета (Hadassah-Hebrew University Medical Center) удалось ускорить размножение бета-клеток человеческой поджелудочной железы, вырабатывающих жизненно важный для организма гормон инсулин, пересадив донорские клетки в организм мышей. Но сначала они подавили в них активность одного из белков. Новые клетки сохраняют характерные черты зрелых бета-клеток и демонстрируют физиологическую реакцию на глюкозу.

Свое исследование ученые опубликовали в журнале The Journal of Clinical Investigation.

Результаты этого эксперимента, представившего доказательства состоятельности данной концепции, актуальны для лечения больных диабетом как 1, так и 2 типа. При диабете 1 типа бета-клетки разрушаются собственной иммунной системой пациента, и, следовательно, восстановление их количества должно сочетаться с предотвращением их разрушения иммунитетом. Аналогично, снижение количества функциональных инсулин-продуцирующих бета-клеток способствует развитию диабета 2 типа. Таким образом, восстановление массы бета-клеток может изменить к лучшему состояние пациентов при обеих формах диабета.

На это исследование ученых вдохновил «эксперимент», поставленный самой природой – хорошо известное, хотя и редкое состояние, называемое гиперинсулинизмом новорожденных, при котором поджелудочная железа производит слишком много инсулина (полная противоположность диабету). Уровни сахара в крови у младенцев, родившихся с этим заболеванием, очень низки. Примерно у трети из них большинство бета-клеток здоровы, но небольшой части клеток не хватает специфического белка р57, что объясняется мутацией, произошедшей в одной или нескольких бета-клетках в период внутриутробного развития. Белок p57 является ингибитором клеточного цикла, и его отсутствие ускоряет размножение бета-клеток. В результате в поджелудочной железе создается большой клеточный клон, секретирующий слишком много инсулина.

В бета-клетках с подавленным p57 ДНК может реплицироваться. Розовым показано ядро, прошедшее репликацию ДНК, зеленым – инсулин, синим – ядра,
окрашенные по ДНК, белым – p57. (Фото: Klaus Kaestner, PhD, Perelman School of Medicine, University of Pennsylvania; JCI)

С помощью короткой шпилечной РНК (short hairpin RNA, shRNA) исследователи подавили ген p57 в человеческих бета-клетках, полученных от умерших взрослых доноров, и пересадили эти клетки мышам с моделью диабета.

Через три недели скорость репликации бета-клеток в трансплантате была, по крайней мере, в три раза выше, чем в контрольных трансплантатах без подавления p57. Новые бета-клетки вырабатывали белки, характерные для нормальных зрелых человеческих бета-клеток – инсулин, PDX1 и NKX6 1.

Эти данные показывают, что обычно уже не реплицирующиеся бета-клетки, полученные даже от старых доноров, можно заставить делиться, сохраняя при этом свойства зрелых бета-клеток, что ранее многие ученые считали практически невозможным.

Авторы исследования считают, что через 10–15 лет врачи смогут лечить больных сахарным диабетом с помощью средства, адресно доставляющего молекулу, подавляющую p57, в бета-клетки. Это увеличит количество бета-клеток, повысит синтез инсулина и, возможно, позволит даже полностью излечить заболевание.

Оригинальная статья:

Targeting the cell cycle inhibitor p57Kip2 promotes adult human β cell replication