В шаге от мечты: диабет 1 типа может стать излечимым

22 августа 2015

Сахарный диабет первого типа, который обычно развивается у детей и подростков, является хроническим заболеванием. Последние два года в Израиле и других странах ведутся интенсивные исследования этого заболевания, результаты которых заставляют ученых полностью пересмотреть традиционный подход к лечению сахарного диабета. Считается, что сахарный диабет первого типа является аутоиммунным заболеванием, при котором происходит разрушение бета-клеток поджелудочной железы, ответственных за выработку инсулина — гормона, с помощью которого сахар (глюкоза) проникает в клетки организма. При разрушении бета-клеток количество выделяемого инсулина уменьшается и уровень сахара в крови повышается, что приводит к поражению кровеносных сосудов и другим пагубным последствиям для организма.

Несмотря на долгие годы исследований, ученые пока что не могут объяснить, почему организм разрушает собственные бета-клетки. Одна из теорий гласит, что причиной является вирусное заражение, при котором на молекулярном уровне вирусы похожи на бета-клетки, таким образом защитная реакция организма может быть ошибочно направлена на данный вид клеток. Согласно другой теории, причиной аутоиммунной атаки организма является излишняя стерильность, в которой растут дети, что приводит к повышенной чувствительности иммунной системы к собственным бета-клеткам поджелудочной железы.

Классическая модель развития сахарного диабета первого типа

Принятая на сегодня теория развития сахарного диабета первого типа гласит, что первая стадия заболевания продолжается от нескольких месяцев до нескольких лет, в течение которых происходит постепенное разрушение бета-клеток поджелудочной железы. Заболевание не диагностируется на начальной стадии, потому что оставшиеся клетки начинают выделять больше инсулина, чтобы скомпенсировать его недостаток в крови. Сахарный диабет первого типа диагностируется, когда остается только 10 % бета-клеток, уже не способных выделять достаточно инсулина для поддержания требуемого уровня сахара в крови. На этом этапе пациент получает лечение — иньекции инсулина, параллельно с этим происходит полное уничтожение организмом оставшихся бета-клеток. Так как разрушение бета-клеток является необратимым процессом, пациент вынужден получать лечение на протяжении всей жизни.

Данная модель на протяжении многих лет оказывала огромное влияние на исследование сахарного диабета первого типа. Основным предположением было то, что на момент диагностики у пациента практически не остается бета-клеток поджелудочной железы. Старая модель основывалась на исследованиях, проведенных на одном виде мышей, развивающих болезнь, похожую на сахарный диабет первого типа у людей, а также на наблюдениях онкологических пациентов, у которых была удалена часть поджелудочной железы.

Клеточная терапия сахарного диабета: новый прорыв – новые надежды

: 30 Мар 2015 , Наша Арктика , том 61, №1

В работах, попавших в 2014 г. в прорывы по версии журнала Science, ученым удалось значительно продвинуться в разработке альтернативной терапии сахарного диабета 1-го типа, суть которой состоит в трансплантации больным так называемых бета-клеток поджелудочной железы, вырабатывающих гормон инсулин. До сих пор такие клетки получали из тканей эмбрионов или брали у доноров посмертно. Однако их использование сталкивалось с рядом проблем, от тканевой несовместимости до этических. Выход, предложенный учеными, заключается в пересадке больным зрелых бета-клеток, полученных в лабораторных условиях из стволовых недифференцированных клеток самого пациента либо обычных соматических клеток путем их «перепрограммирования». Для широкого применения этой технологии требуется решить проблему защиты трансплантата, поскольку диабет 1-го типа – это аутоиммунное заболевание, и новые бета-клетки будут также подвергаться атакам иммунной системы.

Сахарный диабет – самое распространенное эндо­кринное заболевание в мире: по данным Международной федерации диабета сегодня им страдает более 300 млн человек. Болезнь не обошла и семью Дугласа Мелтона, руководителя одной из исследовательских групп, занимающихся разработкой клеточной терапии диабета. Их работы вошли в список наиболее выдающихся научных достижений 2014 г. по версии журнала Science.

Сахарный диабет – болезнь, характеризующаяся стойким увеличением в крови концентрации глюкозы, – сегодня входит в тройку самых распространенных видов заболеваний. При диабете 2-го типа бета-клетки островков Лангерганса в поджелудочной железе вырабатывают пептидный гормон инсулин, который регулирует уровень глюкозы в крови, но ткани организма теряют чувствительность к нему. Этот наиболее распространенный (до 80—90 % случаев) тип сахарного диабета, который называют еще инсулинонезависимым, развивается преимущественно в пожилом возрасте и характеризуется относительно легким течением.

При диабете 1-го типа наблюдается аутоиммунное поражение бета-клеток поджелудочной железы, вырабатывающих гормон инсулин. Такой тип диабета приводит к полной пожизненной зависимости от инъекций инсулина – на данный момент это практически един­ственный способ терапии этого тяжелого заболевания. Больной должен постоянно следить за уровнем глюкозы в крови и в зависимости от «скачков» уровня глюкозы самостоятельно корректировать дозы инсулина. При этом в любом случае у больного развиваются осложнения: дисфункция почек и сердечно-сосудистой системы, поражение глаз (диабетиче­ская ретинопатия), некротическое поражение тканей. Результатом является существенное снижение качества жизни больных, а зачастую инвалидность и ранняя смерть.

Говоря об альтернативной возможности терапии сахарного диабета, надо упомянуть о существовании достаточно успешной практики пересадки донорских бета-клеток. Их получают из тканей эмбрионального происхождения или берут у доноров посмертно. После такой трансплантации больной на несколько лет становится независимым от инъекций инсулина. Проблемы такого вида терапии связаны с качеством и количеством донорского материала, не говоря уже о тканевой несовместимости реципиента и донора. Ведь после пересадки больные вынуждены принимать препараты, подавляющие активность иммунной системы, к тому же через какое-то время все равно происходит отторжение трансплантата. Еще одно препят­ствие – проблемы этического характера, связанные с использованием тканей эмбрионов.

Выход из ситуации в принципе есть: бета-клетки поджелудочной железы можно получать in vitro

(в лабораторных условиях) из клеточных культур. Их источником могут быть плюрипотентные стволовые клетки человека, т. е. «первичные» недифференцированные клетки, из которых происходят все клетки наших органов и тканей. Для получения бета-клеток можно использовать как стволовые клетки эмбрионов, так и индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, которые получают из обычных соматических клеток взрослого человека путем их «перепрограммирования».

Технологии получения индуцированных плюрипотентных стволовых клеток известны и достаточно хорошо разработаны. Но вот получить из них зрелые бета-клетки гораздо сложнее, так как для этого необходимо буквально в чашке Петри воспроизвести сложнейшие процессы, происходящие во время эмбрионального развития человека, используя сигнальные молекулы и химические соединения, направляющие развитие клеток в нужную сторону.

В список выдающихся научных исследований прошлого года, опубликованный журналом Science

, как раз и вошли работы двух исследовательских групп: из Гарвардского института стволовых клеток (США) и Медицинской школы Массачусетского университета в Вустере (США) под руководством Д. Мелтона и из Университета провинции Британская Колумбия (Канада) и компании
BetaLogics
(США) под руководством Т. Кифера, посвященные технологиям получения
in vitro
бета-клеток поджелудочной железы (Pagliuca
et al.
, 2014; Rezania
et al.
, 2014). Взяв в качестве исходного материала стволовые клетки человеческого эмбриона, в итоге ученые получили клетки, проявляющие все основные качества бета-клеток. То есть в них «работали» определенные гены и присутствовали специфические белки, так что эти клетки были способны продуцировать инсулин в ответ на присутствие глюкозы. Пересаженные лабораторным мышам из чистой линии, служащей экспериментальной моделью сахарного диабета, эти клетки нормально функционировали и компенсировали первоначальное отсутствие инсулина!

Огромное преимущество этого метода в том, что с его помощью можно получать функционирующие бета-клетки в довольно большом количестве. В финале процесса из одного флакона для культивирования объе­мом 0,5 л можно получить до 300 млн клеток – этого числа вполне достаточно, чтобы компенсировать недостающий инсулин у одного человека весом около 70 кг. Или для проведения скрининга среди 30 тыс. отдельных химических соединений – потенциальных лекарственных веществ, если использовать клетки не по «прямому назначению», а для фармакологических исследований.

Безусловно, описанные технологии нуждаются в совершенствовании. В частности, необходима разработка детальных протоколов получения бета-клеток из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток. Это позволит не только в любой период жизни пациента и практически из любых клеток его собственного организма при необходимости получить необходимое количество бета-клеток, но и разрешит проблему иммунологической несовместимости донора и реципиента.

Однако остается другая проблема: поскольку диабет 1-го типа – это аутоиммунное заболевание, то новые бета-клетки будут опять атакованы иммунной системой, как когда-то свои «родные» клетки пациента. Поэтому пересаженные клетки надо научиться защищать! Только в этом случае подобное лечение может стать доступным и широко применимым, ведь использование иммунодепрессантов оправдано только в самых тяжелых случаях.

Сейчас разрабатываются разные варианты подобной защиты. Например, можно покрыть клетки специальным гидрогелем, однако в этом случае их будет гораздо труднее удалить из организма при необходимости. К тому же пока не существует способа воспрепятствовать их инкапсуляции (заключению в соединительнотканную оболочку) подобно другим чужеродным телам в организме, что перекроет пересаженным клеткам приток питательных веществ. Сейчас идет поиск химических веществ, пригодных для изготовления гидрогеля, который не будет вызывать такого эффекта.

Другое решение предложили конкуренты команды Мелтона – американская компания ViaCyte

. Суть его в том, чтобы поместить пул незрелых бета-клеток внутрь тела в биологически совместимой оболочке: предполагается, что предшественники бета-клеток будут там постепенно созревать и успешно функционировать. Такое устройство уже создано; более того, в компании уже запустили первый этап клинических испытаний. Но хотя результаты аналогичных исследований на животных выглядят многообещающе, есть опасения относительно эффективности этого способа.

В любом случае, уже сейчас имеющиеся технологии внушают надежду, что проблема лечения сахарного диабета будет в скором времени решена. Использование бета-клеток, произведенных из стволовых клеток пациентов, даже при условии постоянного приема иммунодепрессантов может стать огромным облегчением для больных тяжелыми формами диабета, которые постоянно сталкиваются с опасными для жизни изменениями уровня сахара в крови.

Литература Pagliuca F. W., Melton D. A. How to make a functional β cell. //Development. 2013. V. 140. N. 12. P. 2472—83. DOI: 10.1242/dev.093187. Pagliuca F. W., Millman J. R., Gürtler M., et al. Generation of functional human pancreatic β cells in vitro. //Cell. 2014. V. 159. N. 2. P. 428—39. DOI: 10.1016/j.cell.2014.09.040. Rezania A., Bruin J. E., Arora P., et al. Reversal of diabetes with insulin-producing cells derived in vitro from human pluripotent stem cells. //Nat. Biotechnol. 2014. V. 32. N. 11. P. 1121—33. DOI: 10.1038/nbt.3033. Ledford H. Stem-cell success poses immunity challenge for diabetes. //Nature. 2014. V. 514. N. 7522. P. 281. DOI: 10.1038/514281a.

: 30 Мар 2015 , Наша Арктика , том 61, №1

Новые исследования

В последние два года, благодаря значительным логическим усилиям, ученые получили возможность изучать десятки образцов тканей поджелудочной железы пациентов, страдающих сахарным диабетом первого типа, которые умерли незадолго после диагностики заболевания. Речь идет о редких и трагических случаях, когда пациенты (в основном дети) погибали при несчастных случаях, а семьи соглашались пожертвовать их органы для исследований. Анализ образцов ткани этих пациентов показал неожиданные результаты. Оказалось, что в тканях поджелудочной железы имеется большое количество бета-клеток без видимых признаков поражения со стороны иммунной системы, а их количество значительно выше, чем 10 % здоровых клеток (согласно классической модели). Таким образом, ученые пришли к выводу, что на этапе диагностики сахарного диабета у человека имеется большое количество незатронутых иммунной системой бета-клеток.

Данное открытие проливает свет на известный в медицине эффект при начале лечения сахарного диабета первого типа с помощью инсулина, при котором в течение первых месяцев происходит временное «выздоровление», когда бета-клетки начинают вырабатывать инсулин в достаточном количестве. Классическая модель не может объяснить, каким образом такое небольшое количество бета-клеток выделяет достаточно инсулина. Новое исследование утверждает, что происходит функциональное поражение клеток, и при «разгрузке» с помощью инъекций инсулина их функции временно восстанавливаются, что было бы невозможно, если бы клетки были разрушены.

Важно отметить, что в организме происходит аутоиммунная реакция, направленная на разрушение бета-клеток поджелудочной железы. Однако, согласно новым исследованиям, происходит не уничтожение бета-клеток, а нарушение их функционирования, поэтому можно надеяться, что поражение такого рода может быть обратимым.

Обзор перспективных исследований, направленных на излечение сахарного диабета 1 типа

Сахарный диабет 1 типа (СД1, T1DM) – аутоиммунное заболевание, поражающее β-клетки поджелудочной железы, вырабатывающие инсулин. Согласно прогнозам, число больных сахарным диабетом к 2030 году возрастёт до 552 миллионов человек (где 10% в структуре заболеваемости приходится на СД1 типа и 90% на СД2 типа соответственно) с 422 миллионов человек в 2014 году (данные ВОЗ).

Современная терапевтическая тактика для лечения СД1 предполагает только применение инсулина, что не позволяет осуществлять полноценный контроль уровня глюкозы в крови (гликемии) и приводит к отдалённым осложнениям. Улучшает контроль гликемии применение систем автоматизированного мониторинга, совмещенного с автоматической подачей инсулина – инсулиновой помпой, однако это не решает всех проблем больных с инсулинзависимым диабетом и предполагает пожизненную зависимость от введения инсулина.

Инсулинотерапия, как введение извне отсутствующего в организме инсулина, подходит в качестве заместительной меры, но для излечения необходимо воздействовать на причины недостаточной выработки инсулина. Опыт применения инъекций и инсулиновых помп показал, что секреторные клетки могут находиться в любой ткани для обеспечения потребности организма в инсулине. В связи с этим, появившиеся недавно генные и клеточные технологии открывают принципиально новые возможности по созданию методов терапии СД1.

Задача этой статьи – обзор актуальных решений по восстановлению организма, когда инсулина, вырабатываемого β-клетками поджелудочной железы, недостаточно для адекватного контроля глюкозы.

В этом обзоре мы сосредоточились на наиболее перспективных методах терапии СД 1 типа. Обзор состоит из двух частей:

• в первой мы рассматриваем методы защиты имеющихся клеток и восстановление их популяции внутри организма при сохранных собственных β-клетках поджелудочной железы (недавний диабет);
• во второй – терапевтические тактики при давнем диабете, когда количество оставшихся β-клеток недостаточно для адекватного обеспечения организма инсулином.

Потенциальные терапевтические стратегии при достаточном количестве островковых β-клеток для производства эндогенного инсулина

Генная терапия для восстановления функции β-клеток.

В серии экспериментальных работ осуществлялось введение конструкции, содержащий тот или иной ген.

• Например, ген инсулиноподобного фактора роста 1 (ИФР-1), он же соматомедин С. У трансгенных мышей (продуцирующих ИФР-1 β-клетками) с индуцированным диабетом, а так же при внутрипротоковой инъекции гена ИФР-1 в составе аденоассоциированного вирусного (AAV) вектора, происходила нормогликемия в 80% случаев начальной стадии СД1 типа, после впервые выявленного инсулита. Так же снижался титр аутоантител и воспалительных маркеров.

В норме соматомедин С вырабатывается клетками печени и обладает инсулиноподобным действием. Учитывая, что это фактор роста, побочные эффекты метода могут быть слишком значительными (нарушение гормонального баланса, роста внутренних органов), поэтому, как самостоятельная терапия он не может быть использован.

Применение этого метода исследовалось только при сохранных собственных β-клетках https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2212877817302041

• Сохранение β-клеток от аутоиммунных повреждений и способствование их быстрой регенерации за счет повышенной продукции гена Reg3g, (Regenerating islet-derived protein 3 gamma). Reg3g – новый белок семейства Reg, необходимый для регенерации островковых β-клеток.

В ходе исследования была осуществлена инъекция рекомбинантного лентивирусного вектора с геном Reg3g в паренхиму поджелудочной железы. Это способствовало сохранению β-клеток поджелудочной железы от аутоиммунных повреждений за счёт:

1. воздействия на сигнальные пути JAK/STAT/NF-kB,
2. снижения секреции цитокинов, которые продуцируются Т-хелперами
3. более быстрой регенерации β-клеток в связи со снижением аутоиммунного ответа.

Применение этого метода возможно для профилактики развития диабета 1 типа при сохранных β-клетках.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26667474

• Сохранение β-клеток посредством экспрессии гена Klotho. При дефиците Клото наблюдается ускоренный апоптоз β-клеток. Однако, когда AAV вектор использовался для доставки гена Klotho вместе со специфическим для β-клеток регуляторным генетическим элементом (промотором), происходила избыточная экспрессия Klotho, что предотвращало гибель β-клеток.

Экспрессия Klotho защищала β-клетки путем активации сигнального пути интегрина b1-FAK/Akt, что привело к ингибированию расщепления каспазы 3, вовлеченной в процесс программируемой клеточной гибели (апоптоз).

Благоприятный эффект от введения гена Klotho дополнительно, вероятно, обусловлен ослаблением проникновения аутоиммунных Т-клеток в островковую ткань поджелудочной железы мышей. Метод может быть очень эффективным при терапии недавно диагностированного диабета 1 типа или для его профилактики, когда количество β-клеток достаточно для производства нужных организму количеств инсулина

https://www.scopus.com/inward/record.url?eid=2-s2.0-84962160872&partnerID=10&rel=R3.0.0

• Введение ААТ в составе рекомбинантного аденоассоциированного вирусного (AAV) вектора NOD мышам (мышам с индуцированным диабетом) внутримышечно показало снижение аутоантител к инсулину и интенсивности инсулита, а также частоту явного СД1.

Альфа 1 антитрипсин (AAT) – мультифункциональный ингибитор сериновой протеиназы (серпин), который обладает целым рядом противовоспалительных свойств. Они основаны на:

1) ингибировании кальций-зависимой цистеиновой протеазы (миграция и активация нейтрофилов);

2) ингибировании каспаз 3,6 и 7 (апоптоз);

3) ингибировании ядерного транскрипционного фактора-kB; 4) ингибировании фактора некроза опухоли;

5) инактивации лиганда CD40 (рецептор на поверхности иммунных клеток, запускающий их аутореактивность).

Предполагается, что ААТ играет терапевтическую роль в профилактике или замедлении прогрессирования СД1 при сохранных β-клетках и недавнем диабете

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/14712302

• Вакцинация «голой ДНК» (naked DNA), содержащей гены противовоспалительных цитокинов (CXL10, CCL4 например), β-клеточные аутоантигены или их комбинацию позволила напрямую изменять аутоиммунный ответ за счет появления регуляторных супрессорных Т-клеток (Treg). Однако при введении на поздних стадиях развития диабета в экспериментальных моделях ответа эффективность вакцинации снижается.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/14711337

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21157183

2.Биологические препараты для управления иммунным ответом

а) антигенспецифическая иммунотерапия

• блокирование антигена CD2 Алефацептом может быть эффективной стратегией остановки иммунного ответа при СД1. Антиген CD2 представлен на поверхности эффекторных Т-клеток памяти, играющих основную роль в уничтожении инсулин-продуцирующих β-клеток при аутоиммунном диабете.

С этим антигеном связывается белок CD58 (LFA3) и ингибирует действие эффекторных Т-клеток памяти. Препарат Алефацепт состоит из фрагмента Fc иммуноглобулина человека, слитого с первым внеклеточным доменом LFA-3 человека. Ранее Алефацепт использовался для лечения псориаза. При начавшемся диабете 1 типа (в течение первых 12 месяцев) после применения препарата наблюдалось достоверное увеличение уровня С пептида в крови и снижение дозировки инсулина, хотя в ходе исследования все ожидаемые показатели так и не были достигнуты

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3957186/

• инъекция рекомбинантным белком глутаматдекарбоксилаза-65 (ГДК-65) как способ профилактики развития СД1 у лиц с повышенным риском. Белок ГДК-65 наиболее иммуногенная разновидность фермента ГДК, превращающего глутамат в гамма аминомасляную кислоту.

При введении рекомбинантного белка ГДК-65 внутрибрюшинно мышам с индуцированным аутоиммунным диабетом было отмечено замедление развития заболевания по сравнению с группой контрольных животных. ГДК-65 также подавляла развитие заболевания у NOD-мышей на предиабетическом этапе.

В начале 2000-х был разработан и протестирован на людях препарат Diamyd®. В результате исследования на взрослых и детях с СД1 авторы пришли к выводу, что Диамид сохраняет остаточную секрецию инсулина и может быть особенно эффективен для предотвращения развития заболевания у детей с длительностью проявления патологии менее 3-х месяцев.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21263221

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15993359

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18843118

Этот подход имеет смысл рассматривать как профилактику диабета или лечении на раннем этапе, когда функционирующих β-клеток достаточно. В настоящий момент Диамид вышел на 3 стадию клинических испытаний

https://www.diamyd.com/docs/productDevelopment.aspx

• использование препарата Респикам®, рекомбинантного альфа 1 антитрипсина (AAT, см. выше). Ранее препарат Респикам на основе ААТ использовался в практике для лечения эмфиземы легких. Клинические исследования Респикам были проведены на молодых пациентах с СД 1 типа. По предварительным результатам, улучшился метаболический контроль и снизился инсулит. После уточнения наиболее эффективных дозировок можно ожидать выхода новой формы препарата на рынок.

https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT01304537

https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT01319331

• Использование рекомбинантных белков теплового шока способствовало снижению инсулита, сохранению остаточной секреции инсулина. Белки теплового шока (Hsp) – одни из аутоантигенов β-клеток поджелудочной железы. Из белка теплового шока с молекулярной массой 60 кДа (Hsp60) была выделена наиболее иммуногенная последовательность аминокислот, расположенная с 437 по 460 аминокислоту белка. На основе этого пептида p277 была разработана и протестирована вакцина Andromedabiotech®, (DiaPep277 Израиль). Синтетический пептид связывается с толл-подобным рецепторам 2 типа (TLR-2, CD282) на поверхности Т-регуляторных клеток и активирует врожденный иммунный ответ. В отличие от полноразмерного белка Hsp60 (который оказывает как провоспалительный, так и противовоспалительный эффект в зависимости от окружающих клеток), p277 имеет более избирательный противовоспалительный эффект. В результате клинических испытаний наблюдалась тенденция к лучшему сохранению функции β-клеток, а потребность в экзогенном инсулине снизилась на 20%. Этот метод применим только в качестве профилактики или на ранних этапах развития СД1. На данный момент запущена 3 фаза клинических испытаний, DIA-AID 3, с оценкой эффективности дозировки в 1,0 мг DiaPep277

https://dx.doi.org/10.1016/j.clim.2013.09.001

https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT00615264

б) препараты на основе рекомбинантных антител

• Препарат Teplizumab® (Теплизумаб), является моноклональным гуманизированным антителом к CD3 рецепторам Т-лимфоцитов. Введение Теплизумаба на ранней стадии диабета 1 типа, или у лиц к нему предрасположенных, способствовало отсрочке наступления заболевания. Теплизумаб связывается с CD3 ко-рецептором, что приводит к ингибированию аутоиммунных реакций без повреждения регуляторных Т-клеток. В июне 2021 года Provention Bio предоставила отчёт о клинических испытаниях этого препарата на лицах с высоким риском развития СД 1 типа, но без установленного диагноза. В исследовании принимало участие 76 человек, из которых 72% младше 18 лет. Пациенты получали Теплизумаб в течение 14 дней и это отсрочило манифестацию диабета 1 типа в среднем на 2 года. Эффект зависел от индивидуального профиля аутоантител (в частности, чувствительность к препарату снижалась из-за наличия антител к переносчику цинка 8, ZNT8).

https://www.nejm.org/doi/10.1056/NEJMoa1902226

в) использование комбинации зарегистрированных препаратов для лечения СД1

• Препарат Plerixafor® мобилизует CD34 клетки крови для регенерации β-клеток, а с помощью препарата Alemtuzumab® удаляют имеющиеся Т-клетки, препараты Anakinra, Etanercept противовоспалительные, а препарат Liraglutide способствует регенерации β-клеток. Сочетанное удаление имеющихся Т клеток, включая и аутореактивные вместе с противовоспалительным лечением могут потенциально восстановить толерантность к β-клеткам при СД1. Исследование основано на подходе «иммунологической перезагрузки». Данный подход может быть эффективен при недавно начавшемся диабете. Фаза 1 и 2 в процессе, промежуточных результатов пока нет

https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT03182426

• Otelixizumab (Отеликсизумаб TRX4) антитело к CD3 антигену Т-клеток. Предполагается, что антитело блокирует эффекторную активность Т-клеток, которые направлены против β-клеток. Применение в клинических исследованиях сохраняло остаточную функцию β-клеток не менее 18 месяцев у пациентов с недавно начавшимся диабетом 1 типа. Завершена 2 фаза клинических испытаний. Великобритания, фармацевтическая компания Глаксосмитклайн (GlaxoSmithKline).

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15972866

https://clinicaltrials.gov/ct2/show/results/NCT00451321

3.Использование клеточных технологий, направленных на подавление иммунного ответа

Хотя перечисленные выше подходы показали определенную эффективность в лечении СД1, но ни один из них не вызвал постоянной иммунной толерантности и не привел к долгосрочной независимости от инсулина. Поэтому существует необходимость в поиске более эффективного решения, в частности, по изменению свойств супрессорных поликлональных регуляторных Т-лимфоцитов (polyTregs).

В ходе проведения 1 фазы клинического исследования 14 взрослых пациентов с СД1 получали в виде однократной внутривенной инфузии аутологичные polyTregs, несущие набор антигенов CD4+ CD127lo/- CD25+ размноженные вне организма (ex vivo), имеющие повышенную супрессорную активность.

У некоторых пациентов уровни С-пептида сохранялись на одном уровне до 2 и более лет после однократного введения клеток. За это время сообщений о побочных эффектах не появлялось. Это говорит о том, что вскоре будет запущена 2 фаза испытаний для выяснения эффективности терапии супрессорными поликлональными Т-регуляторными лимфоцитами.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4729454/

Дендритные клетки – профессиональные антиген-презентирующими клетки, которые контролируют иммунологическую толерантность. Ген транскрипционного фактора Aire вовлечен в контроль презентации дендритными клетками многих тканеспецифичных антигенов, приводящих к негативному отбору аутореактивных тимоцитов и к стимуляции активности регуляторных супрессорных Tregs. В экспериментальном исследовании дендритные клетки из костного мозга мышей генетически модифицировали геном Arie для повышения его экспрессии и вводили мышам с химически-индуцированным СД1. Было показано, что развитие СД1 у таких мышей значительно задерживалось, был снижен титр антител к инсулину, сохранялась структура островков поджелудочной железы. Также применение генетически модифицированных дендритных клеток способствовало гибели и анергии аутореактивных CD4+ Т клеток и увеличивало продукцию Treg.

Скорее всего, метод будет эффективен только при недавно начавшемся диабете, так как нет данных о восстановлении продукции эндогенного инсулина.

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1567576917301960

Какие последствия будет иметь данное открытие?

Теперь, когда известно, что на момент диагностики сахарного диабета первого типа имеется достаточно бета-клеток, пациент должен получать лекарства, нейтрализующие иммунную систему с целью предотвращения нарушения функционирования этих клеток. Разработка таких лекарств уже ведется. Другим направлением будут лекарства, которые смогут вернуть способность вырабатывать инсулин пораженным клеткам или обеспечить достаточную выработку инсулина оставшимися клетками. Ученые пока что далеки от создания подобных препаратов, но главное, что результаты последних исследований показали верный путь для лечения этого заболевания.

В шаге от мечты: диабет 1 типа может стать излечимым

4 минуты

1716

В пятницу стало известно о прорыве в поиске эффективных методов лечения диабета 1 типа. Ученые Гарвардского университета сообщили о том, что им удалось разработать способ массового получения в лабораторных условиях из столовых клеток нормально функционирующих, зрелых, вырабатывающих инсулин бета-клеток поджелудочной железы. Причем в количествах, достаточных для трансплантации пациентам, чьи бета-клетки убиты собственной иммунной системой.

Авторы метода утверждают, что теперь человечество находится буквально в шаге от реализации мечты миллионов больных и их близких – полному излечению от диабета 1 типа. Среди них – и ведущий автор опубликованной в журнале Cell работы, биолог, специалист по стволовым клеткам Дуглас Мелтон (Douglas Melton). После того, как около 20 лет тому назад его маленькому сыну, а позже и дочери, был поставлен диагноз «диабет 1 типа», ученый посвятил свою жизнь и научную карьеру поиску средств лечения и уверен, что добился своего.

Дуглас Мелтон. Фото с сайта mc.vanderbilt.edu

Клетки на замену

Как известно, поджелудочная железа в течение дня регулирует уровень глюкозы в крови с помощью секреции бета-клетками, расположенными в так называемых островках Лангерганса, гормона инсулина. При сахарном диабете 1 типа клетки собственной иммунной системы организма, по невыясненным пока причинам, проникают в островки Лангерганса и уничтожают бета-клетки. Недостаток инсулина приводит к таким тяжелым последствиям, как нарушение сердечной функции, потеря зрения, инсульт, почечная недостаточность и другим. Больным приходится пожизненно несколько раз в день делать себе инъекции подобранных доз инсулина, однако абсолютно точного соответствия естественному процессу выброса гормона в кровь добиться все же невозможно.

Ученые всего мира уже в течение десятилетий ищут способы замены утраченных из-за аутоиммунного процесса бета-клеток. В частности, был разработан метод трансплантации инсулоцитов (клеток островков Лангерганса), выделенных из донорских поджелудочных желез. Однако этот метод остается экспериментальным, доступным из-за нехватки донорских органов лишь небольшому числу пациентов. Кроме того, трансплантация донорских клеток, для предотвращения их отторжения, требует постоянного приема мощных иммуноподавляющих препаратов со всеми сопутствующими негативными побочными эффектами.

После изоляции в 1998 году эмбриональных стволовых клеток, потенциально способных превращаться в любые клетки организма, целью многих научных групп стали поиски методов получения функционирующих бета-клеток именно из них. Нескольким командам удалось in vitro (вне живого организма) трансформировать эмбриональные клетки в клетки-предшественники (прекурсоры) инсулоцитов, которые затем дозревают, будучи помещенными в организмы специально выведенной линии лабораторных животных и начинают вырабатывать инсулин. Процесс созревания занимает около шести недель.

В частности, такого успеха добились специалисты из Калифорнийского университета (Сан-Диего). 9 сентября они, совместно с местной биотехнологической компанией ViaCyte, объявили о начале первых в своем роде клинических испытаний экспериментального препарата VC-01, представляющего собой выращенные из эмбриональных стволовых клеток прекурсоры бета-клеток, помещенные в полупроницаемую оболочку. Предполагается, что первая фаза испытаний, призванная оценить эффективность, переносимость и безопасность различных доз препарата, продлится два года, в ней примут участие примерно 40 пациентов. Исследователи ожидают, что многообещающие результаты, полученные в ходе экспериментов на животных, удастся повторить на людях и имплантированные под кожу прекурсоры бета-клеток созреют и начнут производить нужное организму количество инсулина, что позволит пациентам отказаться от инъекций.

Помимо эмбриональных стволовых клеток, источником для получения инсулоцитов могут быть и индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSC) — незрелые клетки, перепрограммированные из зрелых и потенциально способные специализироваться в клетки всех типов, присутствующих во взрослом организме. Однако эксперименты показали, что этот процесс очень сложен и долог, а получающиеся бета-клетки лишены многих характеристик «родных» клеток.

Поллитра бета-клеток

Тем временем группа Мелтона заявила, что разработала метод, позволяющий избежать всех недостатков – источником инсулоцитов могут быть как эмбриональные стволовые клетки, так и iPSC, весь процесс происходит in vitro, а на выходе уже через 35 дней получается полулитровый сосуд с 200 миллионами зрелых, нормально функционирующих бета-клеток, что, теоретически, достаточно для трансплантации одному пациенту. Сам Мелтон назвал получившийся протокол «воспроизводимым, но очень кропотливым». «Никакого волшебства, только десятилетия упорной работы», — цитирует его журнал Science. Протокол включает поэтапное введение в очень точно подобранной комбинации пяти различных факторов роста и 11 молекулярных факторов.

Графический абстракт статьи Мелтона и его коллег в Cell

Пока метод Мелтона показал отличные результаты в экспериментах на мышиной модели диабета 1 типа. Через две недели после трансплантации в организм больных диабетом мышей, полученные из стволовых клеток человеческие бета-клетки поджелудочной железы начали вырабатывать достаточное количество инсулина для того, чтобы вылечить животных.

Однако, прежде, чем перейти к испытаниям на людях, Мелтону и его коллегам необходимо решить еще одну проблему – как защитить трансплантат от атаки иммунной системы. Тот же самый аутоиммунный процесс, ставший причиной болезни, может затронуть новые бета-клетки, полученные из собственных iPSC пациента, а инсулоциты, полученные из эмбриональных стволовых клеток, могут стать мишенью для нормального иммунного ответа, как чужеродные агенты. В настоящее время группа Мелтона в сотрудничестве с другими научными центрами работает над тем, как наиболее эффективно решить эту проблему. Среди вариантов – помещение новых бета-клеток в некую защитную оболочку либо их модификация с тем, чтобы они могли не поддаваться атаке иммунных клеток.

Мелтон не сомневается, что эта трудность будет преодолена. По его мнению, клинические испытания его метода начнутся в течение ближайших нескольких лет. «Нам сейчас остается всего один шаг до финиша», — считает он.