Naudodama naują kamieninių ląstelių platformą, MUSC tyrėjų komanda nustatė būdą, kuriuo galėtų būti naudojami vaistai, siekiant sumažinti riebalų kaupimąsi pacientams, sergantiems įprasta riebiųjų kepenų liga, vadinama su metaboline disfunkcija susijusia steatotine kepenų liga arba MASLD. MUSC komandai vadovavo Stephenas Duncanas, Ph.D., SmartState apdovanotas MUSC regeneracinės medicinos katedra, ir Caren Doueiry, MD, Ph.D. Dankano laboratorijos kandidatas.
Komanda praneša apie savo išvadas Tarptautinis molekulinių mokslų žurnalas.
Beveik ketvirtadalis amerikiečių serga MASLD, anksčiau vadinta nealkoholine riebiųjų kepenų liga. Apskaičiuota, kad šia liga serga trys iš keturių antsvorio turinčių žmonių ir net du iš trijų pacientų, sergančių 2 tipo cukriniu diabetu. Sergant MASLD, riebalai laikui bėgant kaupiasi kepenyse, todėl atsiranda fibrozė arba kepenų randai, taip pat vėžys. Tiesą sakant, MASLD yra pagrindinė kepenų ląstelių karcinomos priežastis – dažniausiai pasitaikantis pirminis suaugusiųjų kepenų vėžys.
MASLD supratimas naudojant kamienines ląsteles
Kamieninės ląstelės – tai grupė ląstelių, kurios dar nenustatė, kokio tipo ląstelėmis jos taps. Ankstyvojo vystymosi metu jie reaguoja į savo aplinkos signalus, kurie padeda jiems diferencijuotis į specifinius ląstelių tipus, pavyzdžiui, kepenų, nervų ar raumenų ląsteles.
Mokslininkai sukūrė technologijas, leidžiančias paimti pacientų kraujo mėginius ir ištrinti specializuotus žymenis, kurie sudaro jiems kraujo ląsteles. Šios perprogramuotos ląstelės vadinamos indukuotomis pluripotentinėmis kamieninėmis ląstelėmis (iPSC) ir tarnauja kaip tuščia drobė mokslininkams, kurie gali nurodyti joms tapti bet kokio tipo ląstelėmis, kurias jie nori ištirti. Ši technologija leidžia šioms ląstelėms susiskirstyti į sudėtingus audinius ir organus, taip suteikiant gilesnį žmogaus kūno supratimą.
Doueiry naudojo CRISPR, genų redagavimo įrankį, kad sukurtų iPSC liniją su PNPLA3 geno mutacija, kuri yra įprasta pacientams, sergantiems MASLD. CRISPR reiškia sugrupuotus reguliariai tarpais esančius trumpus palindrominius pasikartojimus.
„Daugelis pacientų, sergančių suriebėjusiomis kepenimis, turi šią mutaciją, ir mes nežinome, ką ji daro ir kodėl tai didina jautrumą kepenims suriebėti“, – sakė straipsnio pagrindinis autorius Doueiry.
Norėdami sužinoti daugiau apie mutacijos vaidmenį MASLD, Doueiry paskatino iPSC, turinčius mutaciją, tapti kepenų ląstelėmis. Ji pastebėjo, kad mutavusios kepenų ląstelės turėjo didesnį riebalų kaupimosi lygį. Ši išvada susieja šią bendrą genetinę mutaciją su pagrindine MASLD savybe, parodydama, kad ji atlieka svarbų vaidmenį reguliuojant riebalų kaupimąsi kepenyse.
Doueiry labiausiai džiaugiasi, kad dabar ji turi modelį, kuris atspindi žmogaus ligą tiesiai ląstelių kultūros plokštelėje.
„Žinojau, kad žmonių mutacija sukelia riebalų kaupimąsi, bet neįsivaizdavau, ką lėkštėje pamatysiu“, – sakė ji. „Pirmą kartą pažvelgti į kepenų ląsteles, turinčias genetinę mutaciją, buvo labai įdomu, nes žinojau, kad turime modelį, kurį galime panaudoti norėdami rasti atsakymus.
Junginių, mažinančių riebalų kaupimąsi kepenyse, paieška
Joks dabartinis farmacinis gydymas nėra skirtas riebalų pertekliui, dėl kurio susidaro MASLD. Siekdama ieškoti galimų pretendentų, Doueiry patikrino 1100 mažų molekulių iš junginių bibliotekos, kad išsiaiškintų, kurios iš jų sumažino riebalų kaupimąsi jos genetiškai modifikuotose kepenų ląstelėse. Po daugybės ekranų Doueiry sugebėjo nustatyti penkis junginius, kurie daugiau nei perpus sumažino riebalų lašelių skaičių ant apdorotų kepenų ląstelių.
Keista, bet visi šie junginiai sąveikavo su baltymais tame pačiame ląstelių kelyje. Dar labiau stebina tai, kad žinoma, kad šis ląstelių kelias reguliuoja ląstelių augimą ir dažniausiai yra skirtas vėžio gydymui, kad sustabdytų naviko vystymąsi. Pacientams jau yra skiriami keli patvirtinti vaistai nuo vėžio, kurie slopina baltymus šiuo būdu. Kai Doueiry naudojo vaistus nuo vėžio savo genetiškai modifikuotoms kepenų ląstelėms gydyti, riebalų kaupimasis smarkiai sumažėjo, kaip ir su penkiais jos iš pradžių atrastais junginiais.
„Turėdami šiuos rezultatus žinojome, kad nežiūrėjome tik į atsitiktines molekules, kurios kažką daro. Tai, kad jos visos susijungė tam tikru keliu, parodė, kad mes ką nors pasiekėme”, – paaiškino ji.
Doueiry netgi galėjo panaudoti savo modelį, kad nustatytų tinkamą vaisto dozę, reikalingą šiam terapiniam poveikiui pasiekti su minimaliu nepageidaujamu poveikiu. Ji išsiaiškino, kad mažos inhibitoriaus dozės pakako sumažinti riebalų kaupimąsi kepenų ląstelėse, kuriose nėra mutacijos, o tai mažai veikia ląstelių gyvybingumą, o tai žada ateities klinikinių tyrimų rezultatus.
Trumpai tariant, Doueiry iPSC ligos modelis ne tik imitavo ligą laboratorijoje, bet ir suteikė geresnį supratimą, kaip žmogaus ląstelės reaguos į gydymą. Tai parodė, kad mažos pasirinktų kelio inhibitorių dozės pasiekė gerą atsaką ir mažai nepageidaujamų poveikių.
Duncanas džiaugiasi šio naujo modelio potencialu.
„Careno tyrimas parodė, kad iš žmogaus kamieninių ląstelių gautos kepenų ląstelės su MASLD mutacijomis gali būti veiksmingai naudojamos siekiant nustatyti kelius, į kuriuos gali nukreipti vaistai, mažinantys riebalų kiekį kepenyse“, – sakė Duncanas.
Ką tai reiškia pacientams, sergantiems MASLD?
Šio tyrimo išvados rodo, kad MASLD, ypač kai ją sukelia ši įprasta genetinė mutacija, vieną dieną gali būti išgydoma būklė, galbūt naudojant pakartotinai panaudotus jau patvirtintus vaistus.
Nors dar liko daug darbo, kol farmacinis gydymas pasiekia kliniką, Duncano ir Doueiry darbas įkvepia vilties – ne tik pacientams, sergantiems MASLD, bet ir iPSC potencialu būti modeliu tiriant terapines priemones nuo kitų genetiškai susijusių ligų.