211service.com
Kommer embryonala stamceller någonsin att bota något?
När hans son Sam diagnostiserades med typ 1-diabetes vid sex månaders ålder var Doug Melton vantroende. Jag minns på natten när min fru och jag spetsade honom i hälen och sa 'Nej, det här kan inte vara, det här kan inte vara', säger han. Det kändes som om vi hade förlorat lotteriet.
Senare skulle hans dotter få samma diagnos. Då hade Melton redan slutat med det han gjorde – studera grodägg på Harvard – och startat ett försök att odla pankreasceller från grunden i sitt labb. Betacellerna i bukspottkörteln är de som dödas i typ 1-diabetes, och Melton resonerade att han kunde ersätta dem med ny vävnad tillverkad av embryonala stamceller.
Meltons ansträngning, som involverar ett 30-personers labb vid Harvard och ett nystartat företag, Semma Therapeutics, som han döpte efter sina barn, Sam och Emma, är en av de mest kostsamma och ihållande ansträngningarna att förvandla stamceller till transplanterbar vävnad, ett försök som Melton medger att han har varit full av falska starter och återvändsgränder. Allmänheten uppskattar definitivt inte att mycket av vetenskapen är misslyckande, säger han.
Faktum är att inget bioteknikområde har lovat mer och levererat mindre behandlingar än embryonala stamceller. Endast en handfull mänskliga studier har någonsin genomförts, utan signifikanta resultat. Cellerna, som tas ut från IVF-embryon, kan utvecklas till vilken annan vävnadstyp som helst i kroppen och lovar därför ett obegränsat utbud av ersättningsvävnad.
Låter enkelt, men det har det inte varit. Det tog Melton och hans team 15 år att avslöja varje molekylärt steg som krävs för att få en stamcell till en betacell i bukspottkörteln som kan känna av glukos och utsöndra insulin. Receptet använder en cocktail av kemikalier och ett tredimensionellt inkubationssystem, höga snurrande flaskor som brygger vad som ser ut som grumlig röd Gatorade, som inom 30 dagar kan styra differentieringen av stamceller till fullt fungerande betaceller.
Tidigare i år var Melton äntligen kunna demonstrera han kunde kontrollera blodsockernivåerna hos möss i sex månader med hjälp av transplantationer av mänskliga betaceller. Han tror att han kan göra det på människor och sträcka ut den terapeutiska effekten till ett år, ett mål som har överlämnats till Semma, som designar en implanterbar påse för att hålla och skydda cellerna.
Doug Melton
Under de senaste två åren har Semma samlat in knappt 50 miljoner dollar från riskkapitalföretag, Kaliforniens stamcellsbyrå och företagspartners inklusive Novartis och Medtronic. William Sahlman, professor vid Harvard Business School som sitter i Semmas styrelse, säger att folk är beredda att lägga mycket stora summor pengar på experimenten. En anledning: den globala marknaden för insulin överstiger 30 miljarder dollar per år. Testremsor och monitorer kan fördubbla det.
Eftersom deras kroppar angriper bukspottkörtelcellerna som reglerar blodsockret, mäter typ 1-diabetiker konstant sina blodsockernivåer med fingerstick och injicerar insulin flera gånger om dagen. Deras liv kan förkortas av mer än ett decennium . Man kan nästan säga att cellterapi är den naturliga lösningen, säger Melton. Det är inte den tekniska lösningen. Det är inte Googles lösning. Det är naturens lösning på problemet. Du tillhandahåller cellen som saknas.
Flera företag försöker dock en teknisk lösning genom att använda elektronik för att bygga en konstgjord bukspottkörtel som kombinerar en kontinuerlig glukosmätare, en insulinpump och en sensor med en algoritm för att styra doseringen. Medtronic närmar sig FDA-godkännande med ett sådant slutet system; dess MiniMed 670G i smartphonestorlek presterade bra i tidiga försök . Ett av Googles systerföretag, Verily, är sig själv utvecklande glukosavkännande kontaktlinser och ultratunna sensorer.
En kolv med pankreasceller härrörande från mänskliga embryon. Receptet att förbereda cellerna tog 15 år att utveckla.
San Diego-baserade ViaCyte, som arbetade med Johnson & Johnson, var först med att prova pankreasceller från embryon hos människor. Man har byggt ett implanterbart paket med omogna celler, som man hoppas ska differentiera sig inuti kroppen, och förra året inledde en klinisk prövning för att testa idén.
Semma tror också att det behöver förvandla embryonala stamceller till inte bara insulinutsöndrande betaceller, utan en fullfjädrad ö - klustret av celler som inkluderar alfa-, beta-, delta- och underordnade celler som normalt finns i en bukspottkörtel. Det är ett komplext mål men ett som nära efterliknar biologi. Det finns en anledning under evolutionen att dessa celler ligger intill varandra, säger Felicia Pagliuca, Semmas medgrundare och en veteran från Meltons labb.
För att kunna leverera sin labbodlade ö till diabetiker utvecklar Semma prototyper av ett återtagbart paket i iPhone-storlek vars material isolerar det från immunsystemet, så att patienterna inte behöver ta immundämpande läkemedel, som de skulle göra. om de genomgått en njurtransplantation. Christopher Thanos, Semmas vice president för leverans, säger att hans team modellerar fysiologiska processer inuti och runt enheten för att experimentera med olika hastigheter av syre, näringsämnen och insulindiffusion.
Mänskliga bukspottkörtelceller bryggs i snurrande flaskor vid Douglas Meltons laboratorium vid Harvard University.
Vissa externa experter tror att det inte kommer att vara möjligt att skydda cellerna. Jag är inte optimistisk att inkapsling kommer att ge svaret, säger David Cooper, professor i kirurgi vid University of Pittsburgh som arbetar med att odla mänskliga öar i grisar. Jag tror personligen inte att en enhet någonsin kommer att bli framgångsrik. Det är omöjligt att hålla alla skadliga ämnen ute, säger han och syftar på cytokinerna, antikropparna och andra föreningar som kroppen släpper ut som svar på en främmande kropp. Det finns egentligen väldigt lite bevis för att en kapsel kan skydda dig helt från ett immunsvar.
Utsikten till operation varje år för resten av ditt liv är också ett praktiskt bekymmer. Hur många diabetiker skulle anmäla sig till 50, 60, 70 operationer under en livstid? Vad blir effekten av upprepade ärrbildningar runt operationsstället? Melton säger att besväret med operation måste vägas mot de tusentals fingerstick och injektioner som diabetiker måste administrera varje år. Mina barn säger en gång i månaden att de inte skulle tveka. Det tycker jag är lite extremt, säger han. Men om det var två gånger om året, tror jag att det är en go.
Om enheten inte fungerar har Semma en sorts backupplan. Den fick ett anslag på 5 miljoner dollar från CIRM, Kaliforniens stamcellsbyrå, för att tillverka öar av en patients egen vävnad med hjälp av inducerade pluripotenta stamceller. Det är en process genom vilken vuxna celler, som hudceller, omprogrammeras till stamceller. Sådana matchande celler skulle inte avvisas av kroppen som främmande - och kanske inte behöver lika mycket skydd - även om de förmodligen inte skulle undvika skador av processerna som orsakar typ 1-diabetes i första hand. Semma tror att de skulle kunna hjälpa en bråkdel av patienter vars diabetes har olika orsaker.
Semma har fortfarande ingen tidslinje för när dess implanterbara biotekniska bukspottkörtel kan vara klar. Det betyder att Meltons barn får vänta ett tag till. Jag är ledsen att det tar så lång tid, säger Melton, men det kommer att fungera.