Syntetické beta buňky zajistí produkci potřebného inzulínu

Diabetes mellitus, čili cukrovka, je vlastně poruchou metabolismu cukrů, která vzniká v důsledku nedostatku hormonu inzulínu. Diabetes I. typu představuje autoimunitní chorobu, kdy vlastní imunitní systém zlikviduje buňky slinivky, zodpovědné za produkci inzulínu. Diabetes II. typu je zase důsledkem snížené citlivosti tkání v těle k inzulínu. 

Léčba diabetu I. typu a některých forem diabetu II. typu obvykle vyžaduje pravidelné, časté a dost nepříjemné injekce inzulínu, nebo případně mechanickou pumpu pro dávkování inzulínu. Badatelé University of North Carolina a North Carolina State University se rozhodli ulehčit pacientům s diabetem život. Vyvinuli léčbu, která je vůči pacientům mnohem šetrnější. Je postavená na důmyslným umělých buňkách, které v případě potřeby uvolňují do krevního oběhu inzulín.

Tyto syntetické beta buňky (ABC, z anglického Artificial Beta Cells) napodobují funkci skutečných beta buněk ze slinivky břišní, které vylučují inzulín a jsou zodpovědné za hlídání hladiny glukózy v krvi. Právě ztráta anebo nefunkčnost těchto buněk vede k rozvoji diabetu I. typu a řady forem diabetu II. typu. Léčba s ABC buňkami by vypadala tak, že dotyčné buňky vpíchnou pacientovi injekčně každých pár dní anebo injekci nahradí vyměnitelná náplast s mikrojehlami.

Šéf výzkumu Zhen Gu a jeho spolupracovníci to vyzkoušeli na diabetických myších bez vlastních beta buněk a zjistili, že ABC buňky rychle obnoví normální hladinu glukózy v krvi. Stačí jim na to zhruba jedna hodina. Jedna dávka ABC buněk přitom udrží správnou hladinu glukózy až 5 dní.

Vědci teď plánují další výzkum v němž by rádi optimalizovali a důkladně otestovali ABC buňky s velkými laboratorními zvířaty. Také chtějí vyvinout systém pro aplikaci ABC buněk náplastí s mikrojehlami. Pak už přijdou na řadu testy na lidech s diabetem.

V dnešní době užívá inzulín kvůli diabetu jen ve Spojených státech nejméně 6 milionů lidí. Používají buď injekce, nebo mechanické pumpy na inzulín. Snahy vyvinout dávky inzulínu v podobě léků podávaných ústy zatím vyzněly naprázdno. Inzulín je hormon peptidové povahy a jeho relativně velké molekuly spolehlivě zlikvidují trávicí enzymy a kyseliny v žaludku.

Podle odborníků přitom není největším problémem injekčně podávaného inzulínu bolestivost a nepraktičnost takové léčby, i když pro pacienty je to nepochybně zásadní. Ještě větším problémem totiž je, že injekční léčba inzulínem nefunguje zdaleka tak dobře a efektivně, jak by pracovaly zdravé beta buňky ve slinivce. V některých případech může pacientovi pomoci transplantace buněk slinivky. Takové transplantace jsou ale velmi nákladné, komplikované, vyžadují užívání přípravků potlačujících imunitní systém příjemce transplantátu a často selžou, protože tělo transplantované buňky zničí. Velkým problémem je i to, že vhodných buněk k takovým transplantacím je chronický nedostatek.

ABC buňky proto představují velmi zajímavé řešení, které by mohlo podstatně ulehčit život diabetikům. Gu a spol. na nich pracovali téměř celé desetiletí. Jejich buňky jsou vlastně velmi zjednodušenou verzí skutečných buněk. Jsou to vlastně nanočástice a tvoří je jednoduchá membrána ze dvou vrstev lipidů, která uzavírá vnitřní prostor s váčky naplněnými inzulínem. Když v okolním prostředí stoupne hladina glukózy, tak dojde ke splynutí váčku s membránou ABC buňky a obsah váčku, tedy inzulín, se vyleje do okolí. A důležitý hormon se může pustit do práce.

Autor: RNDr. Stanislav Mihulka, Ph.D.

Líbil se Vám tento článek? Doporučte jej svým známým.

Použité zdroje:

Původní zdroj:

Nature Chemical Biology online 30. 10. 2017

Sekundární zdroj:

University of North Carolina Health Care System 25. 10. 2017