En bugspytkirtel i en kapsel

For fjorten år siden, under de mørkeste øjeblikke af stamcellekrigene, hvor amerikanske videnskabsmænd satte amerikanske videnskabsmænd op imod George W. Bush's Hvide Hus, kunne man regne med en gruppe fortalere, der opfordrede til forskning med brug af celler fra menneskelige embryoner: forældre til børn med type 1 diabetes. Motiveret af videnskabsmænd, der fortalte dem, at disse celler ville føre til fantastiske helbredelser, brugte de millioner på tv-reklamer, lobbyvirksomhed og utallige telefonopkald til Kongressen.

Nu er den første test af en type 1-diabetesbehandling med stamceller endelig begyndt. I oktober fik en mand fra San Diego to poser med laboratoriedyrkede bugspytkirtelceller, afledt af menneskelige embryonale stamceller, indsat i sin krop gennem snit i ryggen. To andre patienter har siden modtaget stand-in bugspytkirtlen, udviklet af et lille firma i San Diego kaldet ViaCyte.

Det er et væsentligt skridt, dels fordi ViaCyte-undersøgelsen kun er den tredje i USA af enhver behandling baseret på embryonale stamceller. Disse celler, når de er fjernet fra tidlige menneskelige embryoner, kan dyrkes i en laboratorieskål og bevare evnen til at differentiere til enhver af cellerne og vævstyperne i kroppen. Et andet studie, der siden blev aflyst, behandlede flere patienter med rygmarvsskade (se Geron lukker banebrydende stamcelleprogram og stamcelle-gamle ned), mens tests til transplantation af laboratoriedyrkede nethindeceller i øjnene på mennesker, der bliver blinde, er i gang (se Stamceller virker sikre til behandling af øjensygdomme).

Type 1-diabetes er især hårdt for børn. Hvis de ikke administrerer deres glukose korrekt, kan de få nerve- og nyreskader, blindhed og en forkortet levetid.

Type 1-patienter skal konstant overvåge deres blodsukker ved hjælp af fingerstik, omhyggeligt tid, hvornår og hvad de spiser, og rutinemæssigt injicere sig selv med insulin, som bugspytkirtlen skal lave. Insulin, et hormon, udløser fjernelse af overskydende glukose fra blodet til opbevaring i fedt og muskler. Hos type 1-diabetikere klarer bugspytkirtlen det ikke, fordi deres eget immunsystem har angrebet og ødelagt bugspytkirtlens øer, de små klynge celler, der indeholder de insulinudskillende betaceller.

Rutinen er især hård for børn, men hvis de ikke administrerer deres glukose ordentligt, kan de få nerve- og nyreskader, blindhed og en forkortet levetid. Men på trods af mange års forskning, er der stadig ikke noget at tilbyde patienterne, siger Robert Henry, en læge ved University of California, San Diego, hvis center udfører operationerne for ViaCyte.

Henry overvurderer sagen lidt, men ikke meget. Der er noget, der hedder Edmonton-protokollen, en kirurgisk teknik, som først blev beskrevet i New England Journal of Medicine i 2000. Den brugte øer indsamlet fra kadavere; ved at transplantere dem lykkedes det læger ved University of Alberta at holde alle syv af deres første patienter fra insulin i et helt år.

Tidlige håb om Edmonton-protokollen blev dog hurtigt dæmpet. Kun omkring halvdelen af ​​de behandlede patienter har holdt sig fra insulin på længere sigt, og proceduren, der stadig betragtes som eksperimentel i USA, betales ikke af forsikringen. Det kræver, at modtagerne tager kraftfulde immunsupprimerende lægemidler for livet. Egnede donorbukspytkirtel er en ekstrem mangelvare.

Den tidlige succes med Edmonton-protokollen kom kun to år efter opdagelsen af ​​embryonale stamceller, i 1998. De, der pressede på for en diabeteskur, satte sig hurtigt et nyt mål: parre noget som Edmonton-protokollen med teknologien af ​​laboratoriedyrkede betaceller, hvis forsyninger teoretisk set er uendelige.

Denne biokompatible kapsel er designet til at beskytte fremstillede bugspytkirtelceller.

Vi havde proof of concept, at transplantation genopretter betafunktion og insulinuafhængighed, siger Richard Insel, videnskabelig chef for Juvenile Diabetes Research Foundation (JDRF), en nonprofitorganisation med 300.000 medlemmer. Så det var indlysende, at hvis vi havde en anden cellekilde, der kunne genopbygges, ville et stort antal [af mennesker] gavne det.

Det er grunden til, at JDRF kæmpede mod restriktionerne truet af Bush White House, og hvorfor dets medlemmer stod bag et vælgerinitiativ i Californien fra 2004, der skabte California Institute for Regenerative Medicine, et statsligt agentur, der er autoriseret til at bruge 3 milliarder dollars på stamcelleforskning. Det californiske institut har givet ViaCyte seks tilskud til en værdi af 39 millioner dollars, mere end det har givet nogen anden virksomhed, og JDRF har investeret yderligere 14 millioner dollars direkte.

Selvom ideen om at dyrke erstatningsbeta-celler er begrebsmæssigt enkel, har det i praksis vist sig at være sværere at udføre, end nogen havde forestillet sig. Da jeg første gang kom til ViaCyte for 12 år siden, var celleudskiftning gennem stamceller så indlysende. Vi sagde alle: 'Åh, det er den lavthængende frugt', siger Kevin D'Amour, virksomhedens videnskabelige chef. Men det viste sig at være en kokosnød, ikke et æble.

En udfordring har været at få stamceller til at blive til rigtige, fungerende bugspytkirtelceller, især de insulinudskillende betaceller. Fordi en opskrift på at gøre det viste sig at være uhåndgribelig, er ViaCytes tilgang at dyrke umodne bugspytkirtelceller, idet man regner med, at kroppen gør arbejdet med at omdanne dem til egentlige betaceller.

Det andet problem er, hvordan man undgår en patients immunsystem, som vil angribe enhver transplanteret celle. ViaCytes løsning er en plastiknetkapsel, som den fylder med omkring 40 millioner af de umodne bugspytkirtelceller, den dyrker i sit San Diego-laboratorium. Formålet med kapslen er at frasortere immunsystemets dræber T-celler, som er for store til at komme igennem det fine net, samtidig med at de transplanterede celler får mulighed for at modtage næring fra blodbanen, samt at mærke blodsukkeret og reagere.

Nogle videnskabsmænd er overbevist om, at celler i poser vil være svaret på type 1-diabetes.

Dyredata, som ViaCyte sidste år leverede til US Food and Drug Administration for at modtage godkendelse til forsøget på mennesker, viste, at cellerne producerede insulin, glukagon (udskilt som reaktion på lavt blodsukker) og somatostatin, et væksthormon, og med succes reguleret blodsukker, i hvert fald hos mus.

Selvom det nuværende menneskelige forsøg mest er beregnet til at teste for sikkerhed, har Henry mistanke om, at hans patienter kan se en vis reduktion i deres behov for injiceret insulin. Fra den første patient, hvis identitet ikke er blevet afsløret, siger Henry, at han allerede har hentet en testsæk, som han siger så ud til at fungere korrekt. Ingen er sikker på, hvor længe de implanterede celler vil overleve, men det er sikkert, at patienter med jævne mellemrum skulle have installeret nye implantater.

Mindst to andre grupper siger, at de også har kontrolleret diabetes hos gnavere og kan snart begynde deres egne forsøg. Den ene er BetaLogics Venture, et datterselskab af lægemiddelgiganten Johnson & Johnson, som sidste år rapporterede, at man havde vendt diabetes hos mus ved at bruge, hvad dets patenter beskriver som et garnbaseret stillads i en polyesterskal. Uanset hvad den nøjagtige enhed er, er den frøet med, hvad Johnson & Johnson-forsker Alireza Rezania kalder fase 7-celler - ikke helt modne øer, men heller ikke så umodne som ViaCytes forstadier.

Douglas Melton, en biolog ved Harvard University, som har to børn med type 1-diabetes, bekymrer sig om, at ViaCyte-systemet muligvis ikke virker. Han tror, ​​at aflejringer af fibrotisk, arlignende væv vil glom på kapslerne, sulte cellerne inde i ilt og blokere deres evne til at mærke sukker og frigive insulin. Melton mener også, at det kan tage umodne celler op til tre måneder at blive fuldt funktionsdygtige. Og mange vil ikke blive beta-celler, der i stedet ender som andre typer bugspytkirtelceller.

Melton siger, at systemets ineffektivitet betyder, at virksomheden ville have brug for en enhed på størrelse med en dvd-afspiller for at have nok betaceller til effektivt at behandle diabetes. ViaCyte siger, at det tror, ​​at 300 millioner af dets celler, eller omkring otte af dets kapsler, ville være nok. (Hver kapsel rummer en volumen af ​​celler, der er mindre end én M&M slik.) I oktober sidste år meddelte Meltons gruppe, at det var lykkedes at dyrke fuldt modne, funktionelle betaceller i laboratoriet, en videnskabelig første gang, der tog mere end 10 års afprøvning og- fejlforskning. Melton mener, at implantering af modne celler ville gøre det muligt for en biokunstig bugspytkirtel at begynde at arbejde med det samme.

For at indkapsle sine celler har Melton arbejdet sammen med bioingeniør Daniel Anderson ved MIT for at udvikle deres egen kapsel. Anderson ønsker ikke at sige præcis, hvordan det virker, men en nylig patentansøgning fra hans laboratorium beskriver en beholder lavet af lag af hydrogeler, nogle indeholder celler og andre antiinflammatoriske lægemidler for at forhindre, at kapslen bliver dækket af fibrotisk væv. Både Melton og Anderson er vilde med at diskutere deres resultater. Vi har nogle succeser, som vi er meget begejstrede for, siger Anderson. Den nederste linje er, at vi har grund til at tro, at det er muligt at bruge Dougs celler i vores enheder og helbrede diabetes hos dyr.

Efter stamcellekrigene, og derefter et årti med forsøg på at omsætte teknologiens løfter til virkelighed, siger Henry, at han føler sig overbevist om, at celler i poser af en eller anden art vil være svaret på type 1-diabetes. Han er klar over, at helbredelse af gnavere ikke garanterer, at teknologien vil hjælpe folk, men han siger, at det kliniske forsøg, han kører, er endnu et i en række små skridt mod meget forbedrede liv for millioner af mennesker. Jeg er bare så positiv over, at det er fremtiden, siger han.

skjule