Komórki macierzyste – nadzieja w leczeniu cukrzycy

Trwa ostatni etap badań klinicznych nad komórkami macierzystymi, które mają przejąć funkcję wyniszczonych w procesie autoagresji komórek beta trzustki u pacjentów z cukrzycą typu 1 i produkować niezbędną do życia insulinę – na początku w połączeniu z koniecznością współterapii immunosupresyjnej. O pracach naukowych i praktyce klinicznej opowiada prof. ucz., dr hab. Krzysztof Kobielak, kierownik Laboratorium Komórek Macierzystych, Rozwoju i Regeneracji Tkanek.

Adobe Stock

Wszystko zaczęło się w 1981 roku od odkrycia komórek macierzystych przez prof. Martina Evansa w komórkach wczesnych zarodków myszy. Wyglądają one jak kuleczki tworzące zgrupowanie nazywane węzłem zarodkowym w stadium blastocysty. Z nich właśnie rozwija się żywy organizm. 

– Te kuleczki są pluripotencjalne, co oznacza, że tworzą wszystkie tkanki i organy w organizmie – wyjaśnia dr Kobielak. Zaznacza, że od pierwszych izolacji i hodowli komórek macierzystych mysich musiało upłynąć blisko 18 lat, by móc po raz pierwszy hodować ludzkie komórki macierzyste w laboratorium, czego dokonał prof. James Thomson w 1998 roku. Okazało się jednak, że pomimo możliwości stworzenia wszystkich tkanek ludzkiego organizmu, nie udaje się osiągnąć pełnej zgodności tkankowej. Pojawiał się ten sam problem co z przeszczepem tkanek – potrzeba immunosupresji.

Przełom przyniósł 2006 rok, gdy prof. Shinya Yamanaka zdołał przeprogramować komórki pochodzące ze skóry dorosłej myszy, przy użyciu czterech czynników (obecnie od nazwiska naukowca zwanych czynnikami Yamanaki) i wyhodować komórki identyczne z zarodkowymi komórkami macierzystymi. 

– Te komórki przestały „pamiętać”, że się zestarzały i pochodzą z konkretnej tkanki, a zaczęły zachowywać jak pluripotencjalne komórki macierzyste, z których można było wygenerować całe, żywe zwierzątko, w tym przypadku mysz. Z jednej reprogramowanej w ten sposób komórki z dorosłego organizmu – podkreśla dr Kobielak.

Rok później prof. Yamanaki, który za to osiągnięcie otrzymał Nagrodę Nobla, pokazał, że to samo jest również możliwe u człowieka. 

– Możemy pobrać biopsję skóry ludzkiej, rozhodować z niej komórki, w tym przypadku fibroblasty skóry, dodać cztery przeprogramowujące czynniki Yamanaki, które sprawiają, że komórki stają się w 99,9 proc. identyczne z zarodkowymi komórkami macierzystymi, z których powstajemy jako istotna ludzka. Komórki te określamy jako indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste (iPSCs) – podkreśla naukowiec.

Dzięki temu rewolucyjnemu odkryciu rozwiązany został problem zgodności tkankowej, a więc zniknął dylemat związany z ryzykiem odrzucenia komórek i stosowania immunosupresji. Wyeliminowano również problem etyczny związany z pozyskiwaniem tych komórek, bo otrzymywano je z komórek dorosłego osobnika. 

Polska bioniczna trzustka gotowa do przeszczepu

Polska bioniczna trzustka przeszła pomyślnie testy na zwierzętach, a pierwszy przeszczep u człowieka planowany jest na 2026 rok. Zespół prof. Michała Wszoły wydrukował w technologii 3D narząd, który ma rozwiązać problem braku dawców narządów i zrewolucjonizować leczenie cukrzycy. 

Związek badań naukowych z leczeniem cukrzycy 

Naukowcom w laboratorium udało się w końcu doprowadzić do sytuacji, gdy komórki macierzyste mogą przekształcać się w różne tkanki poza organizmem. Natomiast prace nad wyhodowaniem komórek macierzystych, które przekształcałyby się w komórki zdolne do produkcji insuliny, rozpoczął w latach 90. XX wieku prof. Doug Melton z Uniwersytetu Harvarda. Jak stwierdził, gdyby nie dwoje jego dzieci, które mają insulinozależność, nigdy by się takiego zadania nie podjął. 

„Teraz wiem, że to była najważniejsza decyzja mojego życia” – cytuje naukowca dr Kobielak.

Za produkcję insuliny, hormonu białkowego niezbędnego do życia, odpowiadają komórki beta wysp Langerhansa, które występują w trzustce. Dostosowują ją do aktualnego stężenia glukozy we krwi. U osób z cukrzycą typu 1 w wyniku autoagresji dochodzi do całkowitego ich zniszczenia. 

– To proces nieodwracalny na tym etapie rozwoju medycyny – zaznacza dr Kobielak.

W 2014 roku prof. Meltonowi udało się z komórek macierzystych – zarodkowych/embrionalnych (ESCs) i indukowanych pluripotencjalnych (iPSCs) – otrzymać komórki wydzielające insulinę w odpowiedzi na stężenie glukozy we krwi.

– W 2014 roku wszczepiono je myszom (model przedkliniczny) z laboratoryjnie wygenerowaną cukrzycą typu 1 – wyjaśnia polski naukowiec. 

Obecnie trwają badania kliniczne ostatniej fazy zmierzające do opracowania terapii, która pozwoliłaby wyleczyć cukrzycę typu 1. Prowadzi je firma Vertex Pharmaceuticals z Bostonu, która odkupiła prawa do odkrycia prof. Meltona. 

– 14 pacjentom w 2021 roku wszczepiono do żyły wrotnej wątrobowej komórki zróżnicowane z zarodkowych komórek macierzystych. Zasiedliły one wątrobę, produkując insulinę. W próbach klinicznych 1 i 2 fazy, które zakończyły się w czerwcu 2024 roku, udowodniono, że pomimo jednorazowego podania tych komórek – i to w niepełnej dawce – są one w stanie przeżyć i po 90 dniach produkować insulinę – wyjaśnia dr Kobielak.

U większości z tych pacjentów obniżono lub całkowicie wyeliminowano potrzebę podawania insuliny we wstrzyknięciach. Niektórzy nie potrzebowali insulinoterapii przez ponad rok. Amerykańska instytucja nadzorująca rynek medyczny (FDA) dała pod koniec 2024 roku zielone światło na rozpoczęcie trzeciego etapu badań klinicznych (VX-880). Projekt poszerzono i obecnie tej terapii poddanych jest 50 pacjentów. Niestety muszą oni otrzymywać immunosupresję, bo podane komórki nie są zgodne tkankowo. 

Koniec cukrzycy typu 1? ”Sprawdzam”

Dla chorego i jego najbliższych każde doniesienie naukowe o odkryciu skutecznej terapii na nieuleczalną do tej pory chorobę to ogromna nadzieja. Jednak od tego momentu do skutecznego leczenia długa droga. Najnowsze odkrycie dotyczące możliwości przywrócenia naturalnego procesu produkcji insuliny u osób z cukrzycą typu 1, a tym samym zakończenia uciążliwej terapii wstrzyknięć podskórnych, skomentowali eksperci.

Równolegle trwa 1 i 2 faza badań nad komórkami macierzystymi, które zróżnicowano w komórki beta, ale podano je grupie pacjentów w urządzeniu kapsułkującym (implancie) wielkości trzech półdolarówek (V-264).

– Komórki te wszczepiono podmięśniowo, w okolice tkanki tłuszczowej na brzuchu w torebce zabezpieczającej mechanicznie przed atakiem układu immunologicznego – wyjaśnia naukowiec. Dodaje, że taki sposób aplikacji powinien wyeliminować konieczność terapii immunosupresyjnej.

Jego zdaniem po sprawdzeniu tych możliwości – jeśli okażą się bezpieczne – będzie można wdrażać terapię.

– Rzeczywiście byłoby to coś rewolucyjnego z możliwością globalnej terapii komórkami macierzystymi, które będą mechanicznie oddzielone od naszego układu immunologicznego. Będą one mogły spełniać zadanie komórek beta wysp Langerhansa, które w procesie autoimmunologicznym zostały zniszczone – tłumaczy dr Kobielak. 

Na razie trzeba poczekać na to, czy pacjenci biorący udział w badaniu w okresie pięcioletnim nie będą musieli stosować insulinoterapii, czy ich glikemia będzie wyrównana, jak u zdrowych osób. 

Naukowiec ma nadzieję, że odkrycie prof. Yamanaki pozwoli przynajmniej niektórym pacjentom z cukrzycą typu 1 na przestrzeni kilku lat otrzymać „komórki z półki”, które będzie można wprowadzić jednym wstrzyknięciem do żyły wrotnej z immunosupresją kontrolowaną przez lekarza i diabetologa.