Lekarstwo na cukrzycę typu 1 oparte na terapii komórkowej
Spośród 415 milionów przypadków cukrzycy na całym świecie 5 % klasyfikuje się jako cukrzycę typu 1. Cukrzyca typu 1 to nieuleczalna choroba powodowana przez autoimmunologiczne niszczenie komórek trzustki wytwarzających insulinę. Liczba zachorowań wzrasta o 4 % rocznie. Z uwagi na te alarmujące dane epidemiologiczne organizowane są liczne inicjatywy mające na celu opracowanie terapii komórkowej przeciwko cukrzycy typu 1, która uzupełniłaby brakujące komórki beta komórkami egzogennymi. Jedną z tych inicjatyw jest finansowany ze środków UE projekt LSFM4LIFE poświęcony opracowaniu laboratoryjnego procesu masowej produkcji struktur komórkowych 3D z komórek wytwarzających insulinę. „Obecnie cukrzycę typu 1 leczy się, stosując ratujące życie codzienne zastrzyki z insuliny”, opowiada Francesco Pampaloni, kierownik naukowy i koordynator projektu LSFM4LIFE. „Choć dzięki insulinie pacjenci z cukrzycą typu 1 mogą wieść normalne życie, rozwiązanie to ma pewne ograniczenia, dlatego też staramy się wykorzystać komórki macierzyste do opracowania lekarstwa opartego na terapii komórkowej”. Pampaloni to naukowiec z Buchmannowskiego Instytutu Molekularnych Nauk Przyrodniczych należącego do Grupy Fizyczno-Biologicznej www.goethe-university-frankfurt.de (Uniwersytetu im. Goethego we Frankfurcie). Obecnie przewodzi on badaniom grupy nad biologią komórkową 3D.
Źródło komórek macierzystych
W idealnych warunkach terapia komórkowa cukrzycy typu 1 przy użyciu komórek macierzystych działałaby następująco: na początku od żyjącego dawcy pobrany zostaje wycinek biopsyjny zawierający dojrzałe komórki macierzyste trzustki. Następnie w bioreaktorach hoduje się te komórki w dużych ilościach, postępując zgodnie z biotechnologicznymi procesami przemysłowymi. Ilość wytworzonych komórek wystarczy do wyleczenia wielu pacjentów z cukrzycą typu 1. Z komórek macierzystych wykształca się komórki beta wytwarzające insulinę, a te następnie wszczepia się pacjentowi. Po wszczepieniu komórki reagują na poziom glukozy we krwi, produkując odpowiednią ilość insuliny. Celem badaczy z projektu LSFM4LIFE jest opracowanie skutecznego procesu pozyskiwania niezbędnych komórek macierzystych trzustki. Według projektu organoidy ludzkiej trzustki stanowią jedno z najodpowiedniejszych źródeł komórek macierzystych trzustki na potrzeby terapii komórkowej. Aby stworzyć terapię komórkową cukrzycy typu 1 z wykorzystaniem tych organoidów, naukowcy skoncentrowali się na czterech głównych elementach: produkcji, kontroli jakości, standaryzacji oraz zgodności. „W trakcie fazy produkcji utworzyliśmy bank komórek organoidów ludzkiej trzustki na potrzeby długotrwałej produkcji”, wyjaśnia Pampaloni. „Dopilnowaliśmy także, by organoidy były genetycznie stabilne, co oznacza, że po wszczepieniu ich gospodarzowi nie przekształcą się w guza, a do tego będzie je można bezpiecznie wszczepić in vivo”. Twórcy projektu przeprowadzili też analizę i kontrolę jakości organoidów ludzkiej trzustki, wykorzystując zaawansowaną mikroskopię świetlną, a w szczególności, mikroskopię fluorescencyjną arkusza światła (ang. light sheet fluorescence microscopy, LSFM). Badacze stworzyli w pełni syntetyczne rusztowanie 3D, na którym hodują organoidy bez użycia produktów odzwierzęcych – to konieczny krok, który zapewni pacjentom bezpieczeństwo. Ponadto naukowcy opracowali dobrą praktykę produkcyjną w zakresie wytwarzania organoidów ludzkiej trzustki na potrzeby badań klinicznych.
Postępy techniczne
Według Pampaloniego projekt LSFM4LIFE odniósł sukces w zakresie postępów technicznych terapii komórkowej wykorzystywanej do leczenia cukrzycy typu 1. „Jestem dumny, że osiągnęliśmy wiele etapów niezbędnych do wynalezienia lekarstwa dla pacjentów z cukrzycą typu 1”, opowiada. „W ramach projektu LSFM4LIFE zrealizowaliśmy etapy prac konieczne do zapewnienia solidnych podstaw do opracowania leku na cukrzycę typu 1, opartego na organoidach ludzkiej trzustki”. Obecnie badacze pracują nad stworzeniem właściwej procedury przekształcania komórek macierzystych w sprawne komórki beta, które wydzielają insulinę w wystarczającej ilości i w sposób niezawodny reagują na zmiany poziomu glukozy.
Słowa kluczowe
LSFM4LIFE, terapia komórkowa, cukrzyca typu 1, cukrzyca, insulina, komórki macierzyste, biologia komórkowa 3D, organoidy ludzkiej trzustki, mikroskopia świetlna, mikroskopia fluorescencyjna arkusza światła, LSFM
