Terapia genowa w cukrzycy

Do cukrzycy typu 1 dochodzi, gdy układ odpornościowy atakuje i niszczy znajdujące się w trzustce komórki beta, odpowiedzialne za produkcję insuliny. W rezultacie dochodzi do całkowitego lub prawie całkowitego niedoboru insuliny – hormonu, który “wpycha” znajdujące się we krwi cząsteczki glukozy do komórek. Efektem braku insuliny jest więc podwyższony poziom cukru we krwi, czyli cukrzyca.

Choroba ta wymaga ciągłego uzupełniania niezbędnego do życia hormonu, co wiąże się z koniecznością podawania zastrzyków wielokrotnie w ciągu dnia. Nawet przy bardzo dobrej kontroli cukrzycy i dyscypliny ze strony pacjenta, nie jest możliwe uniknięcie wahań stężenia cukru we krwi, co z czasem nieuchronnie prowadzi do powikłań. Dlatego też poszukuje się metody, która umożliwi komórkom ponowną produkcję insuliny i ostatecznie wyleczy chorych na cukrzycę.

Naukowcy z Houston opracowali eksperymentalną metodę leczenia cukrzycy typu 1. Przy pomocy terapii genowej, zespół badawczy zmierzył się z dwoma defektami związanymi z chorobą – reakcją autoimmunologiczną i zniszczeniem komórek beta wysp trzustkowych, produkujących insulinę w trzustce.

Jako obiekt badawczy wykorzystali myszy, które w spontaniczny sposób zachorowały na cukrzycę wywołaną odpowiedzią autoimmunologiczną, czyli w takim samym mechanizmie jak u ludzi. Wyniki eksperymentu były bardzo obiecujące – jeden kurs terapii spowodował wyleczenie około połowy diabetycznych myszy, które nie wymagały już podawania insuliny, aby utrzymać prawidłowy poziom cukru we krwi.

Gen produkcji insuliny

Gen produkcji insuliny został przeniesiony do wątroby przy pomocy specjalnie zmodyfikowanego adenowirusa. Wirus ten normalnie wywołuje przeziębienie, kaszel i inne infekcje, ale jego właściwości chorobotwórcze zostały usunięte. Do genu dodano także specjalny czynnik wzrostu, pomagający w wytworzeniu się nowych komórek.

Mikroskopijnej wielkości skorupki utworzone przez wirusa zostały wstrzyknięte do gryzoni. Po dotarciu do odpowiedniego narządu zostały rozbite przy pomocy ultradźwięków, co umożliwiło wydostanie się ich zawartości na zewnątrz i rozpoczęcie działania “koktajlu” molekularnego.

Interleukina-10

Innowacją w amerykańskim badaniu było dodanie do tradycyjnej terapii genowej specjalnej substancji, chroniącej nowo utworzone komórki beta przed atakiem układu odpornościowego. Wspomnianym składnikiem jest interleukina-10 – jeden z regulatorów układu odpornościowego. Badania naukowe sprzed lat wykazały, że interleukina-10 może zapobiec rozwojowi cukrzycy u myszy, ale nie jest w stanie odwrócić postępu choroby, z powodu braku komórek beta, produkujących insulinę.

Okazało się, że wzbogacenie terapii genowej w interleukinę-10, podaną dożylnie w jednorazowym zastrzyku spowodowało całkowite cofnięcie się cukrzycy u połowy myszy przez okres 20 miesięcznej obserwacji. Zastosowana terapia nie wyleczyła procesu autoimmunologicznego w organizmie, ale umożliwiła ochronę nowych komórek beta przed agresją ze strony układu odpornościowego.

Udało się więc opracować metodę pobudzenia wątroby do produkcji insuliny przez wprowadzenie odpowiednich genów oraz ochrony nowopowstałych komórek przed własnym układem odpornościowym. Nie oznacza to jednak pełnego sukcesu. Zagadką pozostaje, dlaczego terapia nie zadziałała u wszystkich myszy, a jedynie u połowy. Reszta zwierząt nie odniosła żadnych korzyści w kontroli poziomu cukru we krwi i przybierała na masie, choć muszy te żyły nieznacznie dłużej niż myszy niepoddane terapii genowej. Naukowcy szukają więc dalszych udoskonaleń, zwiększających skuteczność nowatorskiej metody walki z cukrzycą.

Wyzwaniem w terapii genowej jest także opracowanie najlepszej metody wprowadzenia genów do komórek. Wykorzystywanie unieszkodliwionych wirusów okazuje się częściowo skuteczne, ale okazuje się, że wirusy nie są w stanie dotrzeć do wszystkich komórek, zwłaszcza tych położonych głęboko w miąższu narządów.

Historia terapii genowej nie jest wolna od kontrowersji. Idea wprowadzenia cząsteczek DNA do organizmu w celu leczenia chorób rozwijana jest od wielu lat i okazuje się, że może nieść ze sobą pewne niebezpieczeństwa. W 1999 roku prowadzenie terapii genowej doprowadziło do śmierci Jesse Gelsingera, nastolatka który cierpiał na rzadką chorobę wątroby. Najprawdopodobniej do zgonu doszło w wyniku ostrej odpowiedzi układu odpornościowego.

Wstrząs hipoglikemiczny

Stosowanie wyszukanych i skomplikowanych metod rozprowadzania genów jest konieczne. Gdyby doszło do niekontrolowanej dystrybucji genów i komórki całego ciała zaczęłyby wydzielać insulinę, organizm mógłby zostać nią dosłownie zalany. Jedynie komórki trzustki są bowiem odpowiednio zaprojektowane do produkcji tego hormonu i są w stanie dostosować poziom wytwarzania do aktualnego zapotrzebowania, wynikającego ze spożycia pokarmu. Nadmiar insuliny spowodowałby natomiast wstrząs hipoglikemiczny, czyli stan zagrażający życiu, wynikający z niskiego stężenia cukru we krwi.

Choć doszło do pierwszych sukcesów na polu opracowania terapii genowej w walce z cukrzycą, przeprowadzone badania dotyczyły do tej pory jedynie specjalnie przygotowanych myszy. Metody wprowadzenia genu i uruchomienia produkcji insuliny wymagają dalszych udoskonaleń, aby zapewnić długotrwały efekt, a przy tym zapewnić bezpieczeństwo poddanym terapii chorym. Wydaje się więc, że droga do powszechnego zastosowania terapii genowej w cukrzycy u ludzi jest jeszcze daleka.

Źródła

1. Otto-Buczkowska E. Cukrzyca - patogeneza, diagnostyka, leczenie, Borgis, Warszawa 2005, ISBN 83-85284-50-8
2. Colwell J.A. CUKRZYCA - nowe ujęcie diagnostyki i leczenia, Urban & Partner, Wrocław 2004, ISBN 83-87944-77-7
3. Karnafel W., Janeczko-Sosnowska E., Wardyn K., Życińska K. Cukrzyca typu I, Czelej, Lublin 2008, ISBN 978-83-60608-09-8
4. Hanas R. Cukrzyca typu 1 u dzieci, młodzieży i dorosłych, Dia-Pol, Gdańsk 2010, ISBN 978-83-929212-0-2