Zullen embryonale stamcellen ooit iets genezen?

Toen zijn zoon Sam op zes maanden oud werd gediagnosticeerd met diabetes type 1, was Doug Melton ongelovig. Ik herinner me dat mijn vrouw en ik 's nachts in zijn hiel prikten en zeiden: 'Nee, dit kan niet, dit kan niet zijn', zegt hij. Het voelde alsof we de loterij hadden verloren.

Later zou zijn dochter dezelfde diagnose krijgen. Tegen die tijd had Melton al laten vallen wat hij aan het doen was - kikkereieren bestuderen aan Harvard - en een poging begonnen om pancreascellen helemaal opnieuw te laten groeien in zijn laboratorium. De bètacellen van de pancreas zijn degenen die worden gedood bij diabetes type 1, en Melton redeneerde dat hij ze zou kunnen vervangen door nieuw weefsel te gebruiken dat is gemaakt van embryonale stamcellen.

Meltons inspanning, waarbij een laboratorium van 30 personen op Harvard betrokken was en een startend bedrijf, Semma Therapeutics, dat hij naar zijn kinderen, Sam en Emma, ​​noemde, is een van de duurste en meest duurzame pogingen om stamcellen om te zetten in transplanteerbaar weefsel, een poging die Melton geeft toe dat er veel valse starts en doodlopende wegen zijn geweest. Het publiek waardeert absoluut niet dat veel van de wetenschap mislukking is, zegt hij.

In feite heeft geen enkel gebied van de biotechnologie meer beloofd en minder behandelingen opgeleverd dan embryonale stamcellen. Slechts een handvol studies bij mensen is ooit uitgevoerd, zonder significante resultaten. De cellen, gewonnen uit IVF-embryo's, kunnen zich ontwikkelen tot elk ander weefseltype in het lichaam en beloven daarom een ​​onbeperkte toevoer van vervangend weefsel.

Klinkt eenvoudig, maar dat is het niet geweest. Het kostte Melton en zijn team 15 jaar om elke moleculaire stap te onthullen die nodig is om een ​​stamcel over te zetten in een bètacel van de alvleesklier die glucose kan detecteren en insuline kan afscheiden. Het recept maakt gebruik van een cocktail van chemicaliën en een driedimensionaal incubatiesysteem, hoge draaiende kolven die brouwen wat lijkt op een troebele rode Gatorade, die binnen 30 dagen de differentiatie van stamcellen in volledig functionele bètacellen kan sturen.

Eerder dit jaar was Melton eindelijk kunnen demonstreren hij kon de bloedglucosespiegels van muizen zes maanden lang onder controle houden met behulp van transplantaties van menselijke bètacellen. Hij denkt dat hij dat bij mensen kan doen en het therapeutische effect tot een jaar kan verlengen, een doel dat is overgedragen aan Semma, dat een implanteerbaar zakje ontwerpt om de cellen vast te houden en te beschermen.

Doug Melton

In de afgelopen twee jaar heeft Semma iets minder dan $ 50 miljoen opgehaald bij durfkapitaalbedrijven, het Californische stamcelbureau en zakelijke partners, waaronder Novartis en Medtronic. William Sahlman, een professor aan de Harvard Business School die in het bestuur van Semma zit, zegt dat mensen bereid zijn heel veel geld in de experimenten te steken. Eén reden: de wereldwijde markt voor insuline overschrijdt $30 miljard per jaar. Teststrips en monitoren kunnen dat verdubbelen.

Omdat hun lichaam een ​​immuunaanval uitvoert op de alvleeskliercellen die de bloedglucose reguleren, meten type 1 diabetici voortdurend hun bloedsuikerspiegel met vingerprikken en injecteren ze meerdere keren per dag insuline. Hun leven kan worden verkort door meer dan een decennium . Je zou bijna zeggen dat celtherapie de natuurlijke oplossing is, zegt Melton. Het is niet de technologische oplossing. Het is niet de Google-oplossing. Het is de oplossing van de natuur voor het probleem. U levert de cel die ontbreekt.

Verschillende bedrijven proberen echter een technische oplossing door elektronica te gebruiken om een ​​kunstmatige alvleesklier te bouwen die een continue glucosemonitor, een insulinepomp en een sensor combineert met een algoritme om de dosering te regelen. Medtronic nadert FDA-goedkeuring met zo'n gesloten-lussysteem; zijn smartphone-formaat MiniMed 670G presteerde goed in vroege proeven . Een van de zusterbedrijven van Google, Verily, is zichzelf ontwikkelen glucosegevoelige contactlenzen en ultradunne sensoren.

Een kolf met pancreascellen afkomstig van menselijke embryo's. Het recept om de cellen te bereiden duurde 15 jaar om te ontwikkelen.

ViaCyte uit San Diego, in samenwerking met Johnson & Johnson, was de eerste die pancreascellen probeerde die zijn afgeleid van embryo's bij mensen. Het heeft een implanteerbaar pakket van onrijpe cellen gebouwd, waarvan het hoopt dat het zich in het lichaam zal differentiëren, en opende vorig jaar een klinische proef om het idee te testen.

Semma denkt ook dat het embryonale stamcellen moet veranderen in niet alleen insuline-afscheidende bètacellen, maar ook in een volwaardig eilandje - het cluster van cellen dat de alfa-, bèta-, delta- en hulpcellen omvat die normaal in een pancreas worden aangetroffen. Dat is een complexe doelstelling, maar wel een die de biologie nauw nabootst. Er is een reden dat deze cellen tijdens de evolutie aan elkaar grenzen, zegt Felicia Pagliuca, medeoprichter van Semma en een veteraan van Meltons lab.

Om hun in het laboratorium gekweekte eilandje aan diabetici te leveren, ontwikkelt Semma prototypes van een ophaalbaar pakket ter grootte van een iPhone, waarvan de materialen het isoleren van het immuunsysteem, zodat patiënten geen immuunonderdrukkende medicijnen hoeven te nemen, zoals ze zouden doen. als ze een niertransplantatie hebben ondergaan. Christopher Thanos, vice-president levering van Semma, zegt dat zijn team fysiologische processen in en rond het apparaat modelleert om te experimenteren met verschillende snelheden van zuurstof, voedingsstoffen en insulinediffusie.

Menselijke pancreascellen worden gebrouwen in draaiende kolven in het laboratorium van de Harvard University van Douglas Melton.

Sommige externe experts denken dat het niet mogelijk zal zijn om de cellen te beschermen. Ik ben niet optimistisch dat inkapseling het antwoord zal bieden, zegt David Cooper, een professor in chirurgie aan de Universiteit van Pittsburgh die werkt aan het kweken van menselijke eilandjes bij varkens. Persoonlijk denk ik niet dat een apparaat ooit succesvol zal zijn. Het is onmogelijk om alle schadelijke stoffen buiten te houden, zegt hij, verwijzend naar de cytokinen, antilichamen en andere verbindingen die het lichaam afgeeft als reactie op een vreemd lichaam. Er is echt heel weinig bewijs dat een capsule je volledig kan beschermen tegen een immuunrespons.

Het vooruitzicht van een operatie elk jaar voor de rest van je leven is ook een praktische zorg. Hoeveel diabetici zouden zich in de loop van hun leven aanmelden voor 50, 60, 70 operaties? Wat zal het effect zijn van herhaalde littekens rond de operatieplaats? Melton zegt dat het ongemak van een operatie moet worden afgewogen tegen de duizenden vingerprikken en injecties die diabetici elk jaar moeten toedienen. Mijn kinderen zeggen een keer per maand dat ze niet zouden aarzelen. Dat vind ik een beetje extreem, zegt hij. Maar als het twee keer per jaar was, denk ik dat dat een kans is.

Als het apparaat niet werkt, heeft Semma een soort back-upplan. Het ontving een subsidie ​​van $ 5 miljoen van CIRM, het Californische stamcelbureau, om eilandjes te maken uit het eigen weefsel van een patiënt met behulp van geïnduceerde pluripotente stamcellen. Dat is een proces waarbij volwassen cellen, net als huidcellen, worden omgeprogrammeerd tot stamcellen. Dergelijke overeenkomende cellen zouden door het lichaam niet als vreemd worden afgewezen - en hebben misschien niet zoveel bescherming nodig - hoewel ze waarschijnlijk schade door de processen die diabetes type 1 in de eerste plaats veroorzaken, niet zouden voorkomen. Semma denkt dat ze een fractie van de patiënten kunnen helpen bij wie diabetes verschillende oorzaken heeft.

Semma heeft nog steeds geen tijdlijn voor wanneer zijn implanteerbare biotech-pancreas klaar zou kunnen zijn. Dat betekent dat de kinderen van Melton nog even moeten wachten. Sorry dat het zo lang duurt, zegt Melton, maar het gaat lukken.

zich verstoppen