Немецкие ученые впервые создали васкуляризованную (снабженную кровеносными сосудами) искусственную культуру из клеток-предшественников островков Лангерганса. Такая культура впоследствии содержала больше зрелых вырабатывающих инсулин ꞵ-клеток поджелудочной железы по сравнению с неваскуляризованными аналогами. Открытие предоставляет специалистам модель для более детального изучения механизмов, лежащих в основе диабета 1 типа, и разработки стратегий лечения методами клеточной терапии. Исследование опубликовано в журнале Developmental Cell.
Островки Лангерганса — клеточные скопления в составе поджелудочной железы, в пределах которых находится несколько функциональных типов секреторных клеток. Один из таких типов представлен ꞵ-клетками, вырабатывающими гормон инсулин. Искусственно выращенные структуры клеток островков Лангерганса, имитирующие кластеры инсулин-продуцирующих клеток, широко применяются в медицине для изучения диабета и других эндокринных заболеваний поджелудочной железы. Однако ꞵ-клетки в таких структурах, как правило, по большей части незрелые, что ограничивает перспективы их использования. И хотя ранее ученые уже предлагали разные подходы, подразумевающие стимулирование созревания ꞵ-клеток, их эффективность оказывалась низкой. В новом исследовании авторы решили «простимулировать» рост и специализацию клеток-предшественников островков Лангерганса, предоставив им входы кровеносных сосудов извне.
Для этого специалисты добавили в клеточную культуру, полученную из стволовых клеток и имитирующую островки Лангерганса, эндотелиальные клетки, в норме выстилающие стенки кровеносных сосудов, и фибробласты, ответственные за формирование соединительной ткани. Исследователи экспериментировали с различными питательными средами для культивирования клеток до тех пор, пока достаточное количество стволовых клеток не прошли дифференцировку, став зрелыми ꞵ-клетками.
Затем ученые сравнили васкуляризованные (то есть насыщенные сетью кровеносных сосудов) культуры клеток с неваскуляризованными и обнаружили, что первые выделяют больше инсулина при воздействии высоких уровней глюкозы. Авторы выяснили, что созревать клеткам-предшественникам в культуре помогают соответствующие сигналы от внеклеточного матрикса, образованного эндотелиальными клетками и фибробластами. Помимо этого, эндотелиальные клетки выделяют костный морфогенетический белок, который особым образом стимулирует дифференцировку ꞵ-клеток. Интересно, что доля зрелых клеток значительно увеличивалась при прокачивании через сосуды искусственной кровеносной системы специального раствора в результате механического действия.
При пересаживании больным диабетом мышам васкуляризованных островков Лангерганса состояние животных заметно улучшалось по сравнению с мышами, которым пересаживали неваскуляризованные островки. У некоторых мышей не было признаков заболевания уже через 19 недель после трансплантации. Таким образом, созданная авторами исследования методика выращивания кластеров секреторных клеток поджелудочной железы представляет собой удобную модель для изучения диабета 1 типа. Особенностью этого аутоиммунного заболевания является абсолютная инсулиновая недостаточность, которая развивается из-за гибели ꞵ-клеток в результате их уничтожения антителами. «Мы хотим понять, как иммунные клетки разрушают ꞵ-клетки, — заключает Майке Зандер из Центра молекулярной медицины имени Макса Дельбрюка. — Наш подход предоставляет более реалистичную модель функционирования островковых клеток и может способствовать разработке более эффективных методов лечения в будущем».
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
