Японская команда «подсадила» обезьянам искусственный гипофиз. Ожидается, что замена гормонов попрощается с ежедневными таблетками.

Аннотация:

В нижней части человеческого мозга есть железа размером всего с горошину, но она отвечает за секрецию различных гормонов по всему телу. Это гипофиз, который часто называют «эндокринным главнокомандующим» человеческого организма. Если функция гипофиза повреждена, пациентам часто приходится пожизненно принимать лекарства каждый день, чтобы восполнить недостающие гормоны. Теперь исследовательская группа из Университета Нагои в Японии сделала решающий шаг. Они использовали стволовые клетки человека для выращивания ткани гипофиза и впервые успешно трансплантировали ее приматам, восстановив их способность секретировать гормоны.

Этот результат был опубликован в международном журнале «Stem Cell Research and Treatment». Первым автором статьи является Тацума Кондо, приглашенный исследователь из Высшей школы медицины Университета Нагои.

Хотя гипопитуитаризм не является распространенным заболеванием, пациенты требуют пожизненного лечения, и качество их жизни часто существенно ухудшается.

Хотя гипофиз небольшой, он играет важную роль.

Адренокортикотропный гормон, который он секретирует, стимулирует надпочечники вырабатывать кортизол. Кортизол является ключевым гормоном, помогающим организму справляться со стрессом и поддерживать кровяное давление и стабильность уровня сахара в крови. Без него люди будут страдать от усталости, потери аппетита, потери веса, а в тяжелых случаях это может даже быть опасным для жизни.

Гипофиз также секретирует гормон роста, тиреотропный гормон и другие гормоны. Это исследование в основном было сосредоточено на адренокортикотропном гормоне, родственном кортизолу.

Пациенты с гипопитуитаризмом, вызванным опухолями, хирургическим вмешательством, травмой или врожденными факторами, в настоящее время в основном полагаются на пероральные препараты в качестве дополнения к гормонам.

Однако этот метод лечения имеет очевидные ограничения. Гормоны, естественным образом выделяемые человеческим организмом, адаптируются в реальном времени в соответствии с циркадным ритмом и внешним давлением. Однако трудно точно смоделировать это динамическое изменение, принимая лекарства каждый день в определенное время.

Особенно во время инфекции, хирургического вмешательства или резких перепадов настроения потребность организма в кортизоле резко возрастает, и пациентам, принимающим лекарства, сложно вовремя скорректировать дозировку.

Недостаточная дозировка может привести к опасному кризу надпочечников, а чрезмерная дозировка может вызвать побочные эффекты, такие как остеопороз и нарушения обмена веществ.

Если пациенты смогут восстановить «живой гипофиз», способный приспосабливаться к самим себе, это, несомненно, будет более идеальным решением.

Идея исследовательской группы состоит в использовании органоидной технологии.

Органоиды — это миниатюрные ткани, образованные из стволовых клеток, культивируемых в лаборатории, которые могут в определенной степени имитировать структуру и функции реальных органов. Университет Нагои имеет многолетний опыт культивирования ткани гипофиза с использованием стволовых клеток человека.

Еще в 2016 году команда из школы сообщила в журнале Nature Communications, что они использовали эмбриональные стволовые клетки человека для выращивания функциональной ткани передней доли гипофиза in vitro.

Исследователи сначала трансплантировали культивированные органоиды гипофиза человека мышам, чьи гипофизы были удалены хирургическим путем, прямо под кожу.

Результаты обнадеживают. Эти органоиды продолжали секретировать адренокортикотропный гормон более 6 месяцев и значительно продлевали продолжительность жизни мышей.

Шесть месяцев — большой срок для мышей, продолжительность жизни которых составляет всего два-три года. Гениальность исследования заключается в том, чтобы пересадить его под кожу, а не глубоко в мозг. Подкожная операция менее инвазивна и проста в эксплуатации, а в случае возникновения проблем ее можно легко удалить.

На основании этого команда дополнительно провела эксперименты на макаке, у которой был удален гипофиз. Чтобы предотвратить отторжение, исследователи использовали иммунодепрессанты.

После трансплантации искусственная ткань гипофиза нормально работала у обезьян в течение 6 недель, успешно секретируя адренокортикотропный гормон и повышая уровень кортизола. Спустя три месяца после операции исследователи все еще смогли обнаружить жизнеспособные трансплантированные клетки.

Более того, трансплантация замедлила потерю веса обезьян, вызванную дефицитом гормонов. Исследователи также исследовали такие органы, как легкие и печень, и не обнаружили опухолей или аномального роста клеток.

Основная проблема терапии стволовыми клетками заключается в том, что трансплантированные клетки могут бесконтрольно размножаться и даже образовывать опухоли.

На этот раз у мышей и обезьян не наблюдалось опухолей или аномальных разрастаний, что является предварительным доказательством безопасности этой технологии.

Приматы ближе к человеку с точки зрения физиологической структуры и иммунного ответа, поэтому успех на обезьянах рассматривается как важный шаг на пути к клиническому применению.

Конечно, это исследование все еще находится на ранней стадии.

В эксперименте на приматах участвовала только одна макака, а размер выборки был очень ограниченным. Эффективное рабочее время трансплантированной ткани у обезьян составляет 6 недель, что значительно меньше, чем у мышей. Вопрос о том, как расширить его долгосрочную функцию, требует дальнейшего изучения.

Кроме того, сами иммунодепрессанты имеют побочные эффекты. В будущем, если стволовые клетки, полученные из собственных клеток пациента, можно будет использовать для культивирования ткани гипофиза, возможно, удастся избежать отторжения и снизить зависимость от иммунодепрессантов.

Это исследование продолжает традицию Японии как лидера в области стволовых клеток и регенеративной медицины.

Японский ученый Синья Яманака получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине 2012 года за изобретение технологии индуцированных плюрипотентных стволовых клеток. С тех пор в Японии было проведено большое количество клинических исследований по использованию стволовых клеток для лечения болезни Паркинсона, заболеваний сетчатки, болезней сердца и т. д.

Идея превратить небольшой кусочек ткани под кожей в «фабрику гормонов», способную саморегулироваться, переходит из научной фантастики в реальность. Исследователи полагают, что этот метод может обеспечить заместительную гормональную терапию при гипопитуитаризме, которая будет ближе к естественному физиологическому состоянию, чем ежедневный прием таблеток.

Конечно, обычно требуется несколько лет и строгий процесс утверждения, чтобы перейти от экспериментов на животных к клиническим испытаниям на людях. Если последующие исследования смогут решить такие вопросы, как долговременная выживаемость, иммунное отторжение и крупномасштабное производство, будущим пациентам, возможно, потребуется всего лишь простая подкожная трансплантация, чтобы освободиться от бремени пожизненного приема лекарств.