Vil embryonale stamceller nogensinde helbrede noget?

Da hans søn Sam blev diagnosticeret med type 1-diabetes i en alder af seks måneder, var Doug Melton vantro. Jeg kan huske om natten, hvor min kone og jeg prikkede ham i hælen og sagde 'Nej, det her kan ikke være, det kan ikke være', siger han. Det føltes, som om vi havde tabt lotteriet.

Senere ville hans datter få samme diagnose. På det tidspunkt havde Melton allerede droppet det, han lavede - at studere frøæg på Harvard - og iværksat et forsøg på at dyrke bugspytkirtelceller fra bunden i sit laboratorium. Betacellerne i bugspytkirtlen er dem, der bliver dræbt i type 1-diabetes, og Melton ræsonnerede, at han kunne erstatte dem med nyt væv fremstillet af embryonale stamceller.

Meltons indsats, der involverer et 30-personers laboratorium på Harvard og et startup-firma, Semma Therapeutics, som han opkaldte efter sine børn, Sam og Emma, ​​er en af ​​de mest kostbare og vedvarende bestræbelser på at omdanne stamceller til transplanterbart væv, et forsøg på Melton indrømmer, at han har været fuld af falske starter og blindgyder. Offentligheden sætter absolut ikke pris på, at meget af videnskaben er fiasko, siger han.

Faktisk har intet område inden for bioteknologi lovet mere og leveret mindre i form af behandlinger end embryonale stamceller. Kun en håndfuld menneskelige undersøgelser er nogensinde blevet udført uden signifikante resultater. Cellerne, der er udtaget fra IVF-embryoner, er i stand til at udvikle sig til enhver anden vævstype i kroppen og lover derfor en ubegrænset forsyning af erstatningsvæv.

Det lyder enkelt, men det har det ikke været. Det tog Melton og hans team 15 år at afsløre hvert molekylært trin, der kræves for at lokke en stamcelle til en betacelle i bugspytkirtlen, der er i stand til at fornemme glukose og udskille insulin. Opskriften bruger en cocktail af kemikalier og et tredimensionelt inkubationssystem, høje, snurrende kolber, der brygger, hvad der ligner skumle røde Gatorade, der inden for 30 dage kan dirigere differentieringen af ​​stamceller til fuldt funktionelle betaceller.

Tidligere i år var Melton endelig i stand til at demonstrere han kunne kontrollere blodsukkerniveauet hos mus i seks måneder ved hjælp af transplantationer af menneskelige betaceller. Han tror, ​​han kan gøre det hos mennesker og strække den terapeutiske effekt ud til et år, et mål, der er blevet overdraget til Semma, som designer en implanterbar pose til at holde og beskytte cellerne.

Doug Melton

I løbet af de sidste to år har Semma rejst lige under 50 millioner dollars fra venturekapitalfirmaer, Californiens stamcellebureau og virksomhedspartnere, herunder Novartis og Medtronic. William Sahlman, professor ved Harvard Business School, der sidder i Semmas bestyrelse, siger, at folk er parate til at lægge meget store beløb på eksperimenterne. En grund: Det globale marked for insulin overstiger 30 milliarder dollars om året. Teststrimler og skærme kan fordoble det.

Fordi deres kroppe sætter et immunangreb på bugspytkirtlens celler, der regulerer blodsukkeret, måler type 1-diabetikere konstant deres blodsukkerniveauer med fingerstik og injicerer insulin flere gange om dagen. Deres liv kan blive forkortet af mere end et årti . Man kan næsten sige, at cellulær terapi er den naturlige løsning, siger Melton. Det er ikke den teknologiske løsning. Det er ikke Googles løsning. Det er naturens løsning på problemet. Du leverer den celle, der mangler.

Flere virksomheder forsøger dog en teknologisk løsning ved at bruge elektronik til at bygge en kunstig bugspytkirtel, der kombinerer en kontinuerlig glukosemonitor, en insulinpumpe og en sensor med en algoritme til at styre doseringen. Medtronic nærmer sig FDA-godkendelse med et sådant lukket sløjfesystem; sin smartphone-størrelse MiniMed 670G klarede sig godt i de tidlige forsøg . Et af Googles søsterselskaber, Verily, er sig selv udvikle sig glukosefølende kontaktlinser og ultratynde sensorer.

En kolbe med bugspytkirtelceller afledt af menneskelige embryoner. Opskriften på at forberede cellerne tog 15 år at udvikle.

San Diego-baserede ViaCyte, der arbejdede med Johnson & Johnson, var den første til at prøve bugspytkirtelceller afledt af embryoner hos mennesker. Det har bygget en implanterbar pakke af umodne celler, som det håber vil differentiere sig inde i kroppen, og sidste år åbnede et klinisk forsøg for at teste ideen.

Semma mener også, at det er nødvendigt at omdanne embryonale stamceller til ikke kun insulin-udskillende beta-celler, men en fuldgyldig ø - klyngen af ​​celler, der inkluderer alfa-, beta-, delta- og hjælpeceller, der normalt findes i en bugspytkirtel. Det er et komplekst mål, men et, der tæt efterligner biologi. Der er en grund under evolutionen til, at disse celler støder op til hinanden, siger Felicia Pagliuca, Semmas medstifter og en veteran fra Meltons laboratorium.

For at levere deres laboratoriedyrkede ø til diabetikere udvikler Semma prototyper af en iPhone-størrelse, genfindbar pakke, hvis materialer isolerer den fra immunsystemet, så patienterne ikke behøver at tage immunundertrykkende medicin, som de ville. hvis de fik en nyretransplantation. Christopher Thanos, Semmas vicepræsident for levering, siger, at hans team modellerer fysiologiske processer inde i og omkring enheden for at eksperimentere med forskellige hastigheder af ilt, næringsstoffer og insulindiffusion.

Menneskelige bugspytkirtelceller brygges i spindekolber på Douglas Meltons Harvard University laboratorium.

Nogle eksterne eksperter mener, at det ikke vil være muligt at beskytte cellerne. Jeg er ikke optimistisk over, at indkapsling vil give svaret, siger David Cooper, professor i kirurgi ved University of Pittsburgh, der arbejder på dyrkning af menneskelige øer i grise. Jeg tror personligt ikke, at en enhed nogensinde vil blive en succes. Det er umuligt at holde alle de skadelige stoffer ude, siger han med henvisning til de cytokiner, antistoffer og andre forbindelser, kroppen frigiver som reaktion på et fremmedlegeme. Der er virkelig meget få beviser for, at en kapsel kan beskytte dig fuldstændigt mod et immunrespons.

Udsigten til operation hvert år resten af ​​dit liv er også en praktisk bekymring. Hvor mange diabetikere vil tilmelde sig 50, 60, 70 operationer i løbet af et helt liv? Hvad vil effekten være af gentagne ardannelser omkring operationsstedet? Melton siger, at ulejligheden ved operation skal vejes op imod de tusindvis af fingerstik og injektioner, som diabetikere skal administrere hvert år. Mine børn siger en gang om måneden, at de ikke ville tøve. Det synes jeg er lidt ekstremt, siger han. Men hvis det var to gange om året, tror jeg, det er en go.

Hvis enheden ikke virker, har Semma en slags backup-plan. Det modtog et tilskud på 5 millioner dollars fra CIRM, det californiske stamcelleagentur, til at fremstille øer ud af en patients eget væv ved hjælp af inducerede pluripotente stamceller. Det er en proces, hvorved voksne celler, ligesom hudceller, omprogrammeres til stamceller. Sådanne matchende celler ville ikke blive afvist af kroppen som fremmede - og har måske ikke brug for så meget beskyttelse - selvom de sandsynligvis ikke ville undgå beskadigelse af de processer, der forårsager type 1-diabetes i første omgang. Semma mener, at de kunne hjælpe en brøkdel af patienter, hvis diabetes har forskellige årsager.

Semma har stadig ingen tidslinje for, hvornår dens implanterbare bioteknologiske bugspytkirtel kan være klar. Det betyder, at Meltons børn bliver nødt til at vente lidt endnu. Jeg er ked af, at det tager så lang tid, siger Melton, men det kommer til at virke.

skjule