اولین بیمار پس از پیوند سلول‌های جزیره‌ای مشتق از سلول‌های بنیادی خود، به استقلال پایدار از انسولین دست یافت

یک بیمار مبتلا به دیابت نوع ۱ شدید و طولانی‌مدت، پس از یک روش آزمایشی پیشگامانه، رسماً به یک سال استقلال کامل از انسولین دست یافته است. این نقطه عطف که جزئیات آن در یک به‌روزرسانی بالینی جدید و بازبینی‌شده توسط همتایان منتشر شده است، اولین باری است که یک انسان با استفاده از سلول‌های تولیدکننده انسولین که کاملاً از بدن خودش مهندسی شده‌اند، به صورت کارکردی از این بیماری درمان می‌شود.[1][7]

دیابت نوع ۱ یک بیماری خودایمنی است که در آن سیستم ایمنی بدن به اشتباه به سلول‌های بتا در لوزالمعده (پانکراس) حمله کرده و آن‌ها را از بین می‌برد. بدون این سلول‌ها، بدن نمی‌تواند انسولین تولید کند؛ هورمونی که برای انتقال گلوکز از جریان خون به داخل سلول‌ها جهت تأمین انرژی ضروری است. برای زنده ماندن، بیماران باید قند خون خود را به دقت کنترل کرده و انسولین خارجی را از طریق تزریقات متعدد روزانه یا پمپ مداوم تزریق کنند.[4]

اگرچه انسولین مصنوعی از زمان کشفش در یک قرن پیش جان میلیون‌ها نفر را نجات داده است، اما صرفاً یک ابزار مدیریتی ناقص است و نه یک درمان قطعی. حتی با وجود دستگاه‌های پیشرفته پایش مداوم قند خون و پمپ‌های خودکار، بیماران اغلب نوسانات خطرناکی در قند خون را تجربه می‌کنند. در طول دهه‌ها، این نوسانات می‌توانند منجر به عوارض شدیدی از جمله نوروپاتی (آسیب عصبی)، نارسایی کلیه، بیماری‌های قلبی عروقی و از دست دادن بینایی شوند.[3][6]

از لحاظ تاریخی، تنها راه برای بازیابی تولید طبیعی انسولین، پیوند سلول‌های جزیره‌ای از یک اهداکننده عضو فوت شده بود؛ روشی که در اوایل دهه ۲۰۰۰ با عنوان «پروتکل ادمونتون» (Edmonton Protocol) پیشگام شد. با این حال، از آنجایی که سلول‌های اهداکننده بافت خارجی محسوب می‌شوند، بیماران باید داروهای سرکوب‌کننده سیستم ایمنی سنگین و مادام‌العمر مصرف کنند تا بدنشان پیوند را پس نزند. این داروها خطرات جدی از جمله افزایش آسیب‌پذیری در برابر عفونت‌ها و سرطان را به همراه دارند و این روش را تنها به موارد بسیار حاد محدود می‌کنند.[5]

این پیشرفت جدید با استفاده از سلول‌های «اتوگراف» (Autologous) – به این معنی که از بدن خود بیمار مشتق شده‌اند – به طور کامل مشکل پس زدن را دور می‌زند. محققان کار خود را با استخراج سلول‌های سوماتیک (پیکری) استاندارد، مانند سلول‌های پوست یا خون، از بیمار آغاز کردند. آن‌ها با استفاده از تکنیکی که برنده جایزه نوبل شده است، این سلول‌های بالغ را در معرض ترکیبی خاص از پروتئین‌ها و مواد شیمیایی قرار دادند و آن‌ها را مجدداً به حالت سلول بنیادی پرتوان (Pluripotent Stem Cell) برنامه‌ریزی کردند.[1][7]

هنگامی که سلول‌ها به حالت سلول بنیادی «لوح سفید» بازگشتند، تیم آزمایشگاهی با دقت توسعه آن‌ها را طی چندین ماه هدایت کرد. آن‌ها با قرار دادن سلول‌های بنیادی در معرض توالی دقیقی از فاکتورهای رشد که تکامل جنینی انسان را شبیه‌سازی می‌کنند، سلول‌ها را وادار کردند تا به سلول‌های جزیره‌ای لوزالمعده کاملاً کارآمد تمایز یابند؛ سلول‌هایی که شامل سلول‌های بتای لازم برای حس کردن گلوکز و ترشح انسولین هستند.[1][5]

سلول‌های جزیره‌ای اتوگراف حاصل، سپس به بدن بیمار پیوند زده شدند. جراحان به جای تلاش برای قرار دادن آن‌ها در لوزالمعده آسیب‌دیده، سلول‌ها را به یک محل جایگزین با عروق خونی فراوان – در این آزمایش، بافت ماهیچه شکم – تزریق کردند تا بتوانند به راحتی به جریان خون دسترسی پیدا کرده، سطح گلوکز را پایش کنند و انسولین را مستقیماً در گردش خون آزاد سازند.[2]

نتایج بالینی چشمگیر و پایدار بودند. قبل از پیوند، بیمار به دوزهای قابل توجهی از انسولین مصنوعی روزانه نیاز داشت و از افت قند خون شدید و مکرر (هیپوگلیسمی) رنج می‌برد؛ افت‌های خطرناکی که می‌توانند منجر به تشنج یا کما شوند. پس از این روش، سلول‌های تازه پیوند شده تقریباً بلافاصله شروع به تولید انسولین کردند. تا روز ۷۵ پس از پیوند، نیاز بیمار به انسولین خارجی به صفر مطلق رسید.[1][2]

نکته حیاتی این است که چون سلول‌های پیوند شده کد ژنتیکی دقیق بیمار را داشتند، سیستم ایمنی آن‌ها را به عنوان «خود» تشخیص داد. بیمار بدون مصرف حتی یک دوز داروی ضد پس‌زدگی، به این استقلال کامل از انسولین دست یافت. این امر مانع اصلی را که از نظر تاریخی مانع از تبدیل شدن سلول‌درمانی به یک درمان گسترده برای دیابت نوع ۱ شده بود، از میان برمی‌دارد.[1][5]

با این حال، یک پرسش بیولوژیکی مهم باقی می‌ماند: مانع خودایمنی. از آنجایی که دیابت نوع ۱ اساساً یک بیماری خودایمنی است، محققان مدت‌ها نگران بودند که حتی سلول‌های اتوگراف نیز در نهایت توسط همان پاسخ ایمنی سرکشی که لوزالمعده اصلی بیمار را از بین برد، نابود شوند. برای کاهش این خطر، در این آزمایش از تکنیک‌های فرار ایمنی موضعی و میکروکپسوله‌سازی استفاده شد تا جزایر جدید سلولی در برابر حمله خودایمنی محافظت شوند، در حالی که همچنان اجازه خروج انسولین داده می‌شد.[1][5]

داده‌های متابولیک مربوط به سال اول استقلال از انسولین برای یک مداخله سلول بنیادی بی‌سابقه است. «زمان در محدوده» (Time-in-Range یا TIR) بیمار – معیار استاندارد طلایی که درصد زمانی را نشان می‌دهد که قند خون در سطح سالم قرار دارد – از خط پایه ۴۳ درصد قبل از آزمایش به بیش از ۹۸ درصد افزایش یافت. همچنین، سطح هموگلوبین A1c (HbA1c) بیمار، که معیاری برای اندازه‌گیری قند خون بلندمدت است، به سطوح غیردیابتی نرمال شد.[1][3]

شاید مهم‌تر از همه برای کیفیت زندگی بیمار، این بود که دوره‌های افت شدید قند خون (هیپوگلیسمی) به طور کامل حذف شدند. سلول‌های بتای مهندسی‌شده یک پاسخ فیزیولوژیکی بی‌نقص نشان دادند و به محض اینکه قند خون شروع به کاهش می‌کرد، تولید انسولین را متوقف می‌کردند؛ سطحی از دقت که حتی پیشرفته‌ترین پمپ‌های انسولین الگوریتمی نیز نمی‌توانند آن را به طور کامل تکرار کنند.[2][4]

با وجود این پیروزی بالینی، گسترش این درمان برای ۸.۷ میلیون نفر در سراسر جهان که با دیابت نوع ۱ زندگی می‌کنند، یک چالش لجستیکی و اقتصادی عظیم را به وجود می‌آورد. سلول‌درمانی اتوگراف یک داروی آماده مصرف نیست؛ بلکه یک فرآیند تولید بسیار شخصی‌سازی‌شده و سفارشی است. در حال حاضر، ایجاد رده سلولی یک بیمار ماه‌ها کار در تأسیسات بسیار تخصصی «روش‌های تولید خوب» (GMP) زمان می‌برد.[6][7]

اقتصاددانان سلامت هشدار می‌دهند که تحت الگوهای تولید فعلی، پیوند سلول بنیادی اتوگراف می‌تواند بیش از ۱ میلیون دلار برای هر بیمار هزینه داشته باشد. اگرچه این هزینه ممکن است در طول عمر بیمار با حذف هزینه‌های انسولین، پمپ‌ها و بستری شدن‌های مرتبط با دیابت جبران شود، اما قیمت اولیه بالا، دسترسی فوری و گسترده را بدون جهش‌های قابل توجه در تولید زیستی خودکار، بسیار بعید می‌سازد.[6][7]

مسیرهای نظارتی نیز یک مانع منحصر به فرد ایجاد می‌کنند. از آنجایی که این «دارو» یک بافت زنده است که به طور خاص برای یک فرد مهندسی شده، مدل‌های سنتی کارآزمایی بالینی که برای داروهای تولید انبوه طراحی شده‌اند، کاملاً قابل اجرا نیستند. آژانس‌های نظارتی در حال حاضر در تلاشند تا چارچوب‌های جدیدی را برای ارزیابی ایمنی و خلوص محصولات سلولی سفارشی، بدون نیاز به دهه‌ها تشریفات اداری دست و پا گیر، ایجاد کنند.[3][7]

برای رسیدگی به مسئله مقیاس‌پذیری، مسیرهای تحقیقاتی موازی به شدت روی رده‌های سلول بنیادی آلوژنیک (اهداکننده) سرمایه‌گذاری می‌کنند. دانشمندان امیدوارند با استفاده از ویرایش ژنی CRISPR برای حذف پروتئین‌های خاصی که باعث پس‌زدگی ایمنی می‌شوند، یک سلول جزیره‌ای «جهانی» و آماده مصرف ایجاد کنند که بتواند به صورت انبوه تولید شده و بدون نیاز به سرکوب سیستم ایمنی به هر بیماری داده شود. با این حال، آن سلول‌های جهانی هنوز به استقلال پایدار و بدون دارو که در این آزمایش اتوگراف مشاهده شد، دست نیافته‌اند.[5][7]

در حال حاضر، جامعه پزشکی در حال جشن گرفتن یک اثبات مفهوم عمیق است. این نمایش که می‌توان بدن انسان را وادار کرد تا عملکرد غدد درون‌ریز از دست رفته خود را بازسازی کند – و اینکه آن سلول‌ها می‌توانند با خیال راحت یک بیماری مزمن را بدون داروهای سمی درمان کنند – دیابت نوع ۱ را از یک وضعیت مادام‌العمر غیرقابل درمان به یک مسئله مهندسی بیولوژیکی قابل حل مکانیکی تبدیل می‌کند.[1][4]