Ученые под руководством Майке Сандер, научного директора Центра Макса Дельбрюка, создали новую модель панкреатических островков — клеточных кластеров, вырабатывающих гормоны, включая инсулин. Главное отличие этой модели — наличие собственной системы кровеносных сосудов. Это важный шаг в изучении диабета и разработке клеточной терапии.

Результаты опубликованы в издании Developmental Cell.

Команда исследователей из разных стран вырастила из стволовых клеток мини-органоиды, имитирующие работу панкреатических островков. Обычно такие модели далеки от реальных условий в организме: их бета-клетки остаются незрелыми и плохо реагируют на глюкозу. Но когда ученые добавили к ним эндотелиальные клетки (из которых образуются сосуды) и фибробласты (клетки соединительной ткани), все изменилось.

Секрет успеха — в правильном составе питательной среды, — объясняет Сандер. — На поиски идеальной формулы ушло пять лет.

Сосуды не просто окружали островки — они прорастали внутрь, формируя сеть, похожую на естественную. В таких условиях бета-клетки созревали быстрее и выделяли больше инсулина в ответ на глюкозу.

Почему это происходит? Во-первых, сосуды и фибробласты помогают создать внеклеточный матрикс — каркас, который поддерживает клетки и подает им сигналы к созреванию. Во-вторых, эндотелиальные клетки выделяют белок BMP, ускоряющий развитие бета-клеток.

Но ученые пошли дальше. Они поместили органоиды в микрофлюидные чипы, имитирующие ток крови. Это еще больше ускорило созревание клеток.

Чем ближе условия к реальным, тем лучше результат, — говорит Сандер. — Без сосудов клетки остаются незрелыми, с сосудами — развиваются, а при активном кровотоке — работают почти как в организме.

Эксперименты на мышах подтвердили: трансплантированные сосудистые островки лучше справлялись с диабетом. У некоторых животных уровень сахара нормализовался на 19 неделе.

Теперь команда планирует использовать эту модель для изучения диабета 1 типа, при котором иммунные клетки атакуют бета-клетки. Они будут выращивать органоиды из клеток пациентов, добавлять их иммунные клетки и смотреть, как развивается разрушение.

Этот прорыв дает три ключевых преимущества:

• Точные модели диабета — теперь можно изучать болезнь в условиях, максимально близких к реальным.
• Улучшение трансплантации — сосудистые островки приживаются лучше, что важно для клеточной терапии.
• Понимание механизмов — исследователи выяснили, как именно сосуды влияют на созревание клеток, что открывает новые пути для лечения.

Хотя модель стала ближе к реальности, она все еще упрощена: в организме панкреатические островки взаимодействуют с нервной системой и другими тканями, чего пока невозможно воспроизвести в лаборатории.

Ранее ученые сообщили, что диабет усугубляет возрастные проблемы со здоровьем.