Nejčistší prasata na světě a diabetes

Pro léčbu diabetu prvního typu se nabízí hned několik zdrojů betabuněk pankreatu. Řada lékařských týmů sází na xenotransplantace buněk prasečích.

Na nedávno konaném symposiu pořádaném americkými National institutes of Health představil imunolog Henk-Jan Schuurman ze Schultze Diabetes institute při University of Minnesota v Mineapolisu "transplantaci betabuněk budoucnosti". Schuurman a jeho kolegové mají k dispozici stovku prasat chovaných po dvě generace v naprosto sterilních podmínkách. Od roku 2007 jsou prasata držena v přísné izolaci. Do ustájení je jim přes filtry vháněn sterilní vzduch. V autoklávuje sterilizována i voda, krmení, podestýlka. Ošetřovatelé musejí dodržovat přísné hygienické předpisy. Zvířata nedostávají žádné krmivo živočišného původu, aby se do jejich organismu nedostávaly cizí proteiny.

Tým endokrinologa a chirurga Bernharda Heringa se připravuje na zahájení klinických zkoušek, při nichž by byly pacientům s diabetem prvního typu transplantovány buňky produkující inzulin odebrané z pankreatu "nejčistších prasat na světě". Zbývá ještě vyřešit některé problémy, například získat svolení amerického Úřadu pro kontrolu potravin a léků a zdolat nedůvěru a nechuť veřejnosti. Ani technická stránka projektu není zatím dotažena k dokonalosti. Velký problém také představuje nežádoucí reakce pacientova imunitního systému na prasečí buňky.
Ke zdolání této překážky se nabízí hned několik možností.

Zdolat imunitní bariéru

Prvním způsobem, jak zabránit zničení transplantovaných buněk prasečích Langerhansových ostrůvků lidským imunitním systémem, je jejich obalení speciálním polymerem, který propouští z okolí k buňkám živiny a nebrání odchodu zplodin látkové výměny a inzulinu, zároveň však tvoří nepřekonatelnou bariéru pro komponenty imunitního systému. Tuto strategii využívá například novozélandská biotechnologická společnost Living Cell. Odebírá buňky pankreatu prasatům speciální linie Auckland island, u níž garantuje, že je prosta nejen bakterií, ale i virů. Důležité je, aby prasata měla inaktivní i endogenní retroviry, jejichž dědičná informace je zabudována do jejich DNA a dědí se na další pokolení. U většiny prasat jsou endogenní retroviry aktivní a jsou s to produkovat funkční retrovirové částice. Living Cell provádí v omezeném měřítku dvě studie. Jedna běží od roku 2007 v Rusku, druhá začala nedávno na Novém Zélandu. Tam předcházelo startu testů čtrnáct let schvalovacích procesů a konzultací s veřejností.

Vědci z University of Minnesota a mnohé další týmy hledají způsob, jak transplantovat pacientům prasečí buňky bez polymerového obalu. Předpokládají, že buňky pak budou snáze čerpat živiny a vylučovat metabolity, a budou proto životaschopnější.

Testují například různé systémy imunosuprese. Jiné týmy upírají velké naděje ke geneticky modifikovaným prasatům, která mají cílenými zásahy upravenou dědičnou informaci tak, aby jejich buňky a tkáně byly pro lidský imunitní systém přijatelnější. Obvykle se kombinují dvě protichůdné koncepce.

První spočívá v přenosu lidských genů do dědičné informace prasete. Jde většinou o geny kódující proteiny, jež regulují imunitní odpověď. Například exprese lidského genu DAF potlačuje spuštění komplementové kaskády, která představuje jeden ze stěžejních mechanismů tzv. hyperakutní rejekce. Exprese lidského genu HO-1 zase potlačuje v transplantovaném orgánu apoptotické procesy.

Druhá koncepce je založena na cíleném vyblokování prasečích genů. Z činnosti jsou vyřazeny geny, jejichž aktivita má za následek tvorbu prasečích antigenů vnímaných lidským imunitním systémem jako cizorodé. Příkladem může být gen pro alfa-galaktosyltransferázu. Primáti tento gen během evoluce ztratili, a jejich buňky proto postrádají alfa-galaktosylové zbytky. Lidský imunitní systém reaguje na přítomnost alfa-galaktosylových zbytků velmi bouřlivě, protože se nacházejí i na povrchu buněk patogenních prokaryontů. Stejně reaguje lidský imunitní systém i na buňky prasečí tkáně. Prasata s vyblokovaným genem pro alfa-galaktosyl-transferázu mají buňky bez alfa-galaktosylových zbytků, jež jsou proto imunitním systémem primátů mnohem lépe tolerovány.

Kmenové buňky jako zdroj

Do xenotransplantací prasečích beta-buněk se sice vkládají v poslední době velké naděje, avšak vědci nezapomínají ani na další postupy. Lidských beta-buněk získaných od mrtvých dárců není pro transplantace dostatek. Proto se hledají alternativní zdroje lidských buněk.

Velmi slibně se vyvíjí výzkum na lidských embryonálních kmenových buňkách. Vědci se je snaží diferencovat buď přímo na beta-buňky Langerhansových ostrůvků, nebo na progenitorové buňky, z nichž by se diferencovaly beta-buňky po transplantaci do pacientova organismu. Tento výzkum naráží na velké legislativní i etické problémy, protože pro mnohé lidi je tvorba pluripotentních kmenových buněk z lidských embryí nepřijatelná. Praktickému využití těchto buněk se staví do cesty potřeba imunitní kompatibility buněk s pacientovým organismem, problémy s diferenciací buněk a riziko vzniku teratomů.

Určitou alternativou by mohly být indukované pluripotentní kmenové buňky, které lze vytvářet prakticky z kteréhokoli typu somatických buněk zvýšenou expresí genů pro vybrané transkripční faktory, jako je např. Oct4, Sox2, Klf4 a c-Myc. Vzniklé pluripotentní kmenové buňky by bylo možné in vitro diferencovat na beta-buňky či progenitorové buňky. V tomto případě by zřejmě nebyly větší problémy s imunologickou kompatibilitou, protože pro léčbu by byly použity vlastní pacientovy buňky. Mnohem vážnější je hrozba nádorového bujení buněk odvozených od indukovaných pluripotentních kmenových buněk. K tomuto riziku výrazně přispívá zvýšená exprese genů pro vybrané transkripční faktory. Některé z nich jsou velmi potentní onkogeny.

Nejnověji se rýsuje i možnost vyvolat cílenou změnu exprese genů v buňkách pankreatu diabetiků. Tento postup má za následek změnu buněk, které inzulin neprodukují, na beta-buňky vylučující inzulin. Takové pokusy byly zatím úspěšně zvládnuty na myších.

Pokrok na tomto poli je v posledních letech tak dramatický, že si jen málokdo troufá odhadnout, jaká strategie nakonec povede k cíli. Momentálně jsou "nahoře" xenotransplantace buněk prasečího pankreatu, ale to se může velmi rychle změnit. i proto by měl výzkum nadále pokračovat na všech frontách.

Zdroj: Medical Tribune