Cukrzyca typu 1 w odwrocie dzięki nowej terapii. Historia przełomowego leku

Spis treści:

1. Nadzieja w nowej terapii
2. Odkrycie cukrzycy
3. Mechanizm działania cukrzycy
4. Pierwszy zastrzyk z insuliny
5. Trudne życie z cukrzycą typu 1
6. Jak kontrolować chorobę?
7. Nowa generacja terapii komórkowych
8. Co dalej z leczeniem cukrzycy typu 1
9. Dlaczego ta terapia nie trafiła do wszystkich

Kiedy Amanda Smith weszła pewnej nocy w 2015 roku do kuchni, żeby podgrzać butelkę mleka dla swojej czteromiesięcznej córki, nie była w stanie odczytać cyfr na mikrofalówce. Były rozmazane. Nigdy wcześniej takie nie były. Nagle przyszła jej do głowy ponura myśl: cukrzyca. Jej mama na nią chorowała, a Smith była pielęgniarką. Znała objawy.

Jej układ odpornościowy – najpewniej już od kilku miesięcy – zaczął niszczyć komórki trzustki produkujące insulinę. To hormon, który umożliwia organizmowi spalanie cukru. Teraz miała go już tak mało, że glukoza we krwi zaczęła się kumulować. Płyn wnikał do soczewek jej oczu i zniekształcał wpadające światło.

Smith obudziła męża i pojechali w pośpiechu do szpitala w Ontario. Badanie potwierdziło, że poziom cukru we krwi był skrajnie wysoki – ponad sześciokrotnie przekraczał normę. Potem lekarz podał jej insulinę i poziom gwałtownie spadł. – Od początku było ciężko – wspomina Smith. Diagnoza cukrzycy typu 1 – przewlekłej, nieuleczalnej choroby – budziła w niej złość i smutek.

Ale Smith nie musi już przyjmować insuliny od ponad dwóch lat. Należy do pierwszej fali pacjentów, którzy otrzymali terapię, o której lekarze i naukowcy ostrożnie mówią, że w niedalekiej przyszłości może stać się faktycznym lekiem na cukrzycę typu 1. – Nigdy nie używam słowa „wyleczenie” – zastrzega Kevan Herold, lekarz, immunolog i badacz cukrzycy typu 1 z Yale School of Medicine. – Ale w tym kierunku zmierzamy.

Nadzieja w nowej terapii

Terapia której poddano Amandę Smith wciąż jest na etapie badań klinicznych. Polega na wszczepieniu pacjentowi komórek macierzystych, zdolnych to zastąpienia komórek trzustki. Ich wyniki opublikowano w czerwcu w „New England Journal of Medicine”. Firma farmaceutyczna prowadząca badania, Vertex Pharmaceuticals, ma nadzieję wprowadzić terapię na rynek jeszcze w tej dekadzie. Prognozuje, że po uzyskaniu zgody amerykańskiej Agencji Żywności i Leków (FDA) oraz europejskich regulatorów, liczba pacjentów w USA i Europie wyniesie około 40-60 tysięcy.

Terapia, nazwana VX-880, będzie prawdopodobnie początkowo przepisywana wąskiej grupie osób z cukrzycą typu 1, które – tak jak Smith – nie są w stanie utrzymać bezpiecznych poziomów cukru mimo intensywnej insulinoterapii. Nie opracowano jej jako powszechnego leczenia. Wiąże się bowiem z koniecznością przyjmowania leków immunosupresyjnych – a na taki kompromis wielu chorych może się nie zgodzić.

Mimo to, jak podkreślają naukowcy, znaczenie tego momentu jest ogromne. Przez ponad sto lat lekarze leczyli tę chorobę, podając organizmowi substancję chemiczną, której nie potrafił już sam wytworzyć – insulinę. Odkrycie insuliny zamieniło chorobę śmiertelną w chorobę przewlekłą, ale wciąż wymagającą nieustannego nadzoru. O wyleczeniu nie było mowy. Teraz naukowcy uczą się przywracać samo źródło wydzielania insuliny. Medycyna nadal się rozwija – trwają prace nad podobnymi terapiami, które nie będą wymagały tłumienia układu odpornościowego.

Odkrycie cukrzycy

Przez większość historii ludzkości cukrzyca typu 1 była nieuleczalna. W dawnych czasach lekarze zauważyli, że mocz niektórych osób przyciąga czarne mrówki. Dzieci po pojawieniu się mrówek chudły w oczach i umierały w ciągu kilku dni. Dorośli – mając więcej tłuszczu i mięśni, które organizm mógł „zjadać” – żyli nieco dłużej.

Lekarze obserwowali, jakby ci ludzie dosłownie się rozpuszczali. Oddawali mocz nieustannie, a mrówki lgnęły do tej lepkiej, słodkiej jak miód cieczy. Grecki lekarz Areteusz z Kapadocji nazwał to schorzenie „diabetes” – „przelewanie się”, „syfon”. Jakby całe pożywienie i napoje przechodziły przez organizm, nie przynosząc mu żadnego pożytku.

Z przyczyn, których lekarze wciąż nie rozumieją, układ odpornościowy osób z cukrzycą typu 1 zaczyna – często już w dzieciństwie – samoistnie niszczyć jedyne w organizmie źródło insuliny. Chodzi o komórki beta, które znajdują się w tzw. wyspach trzustkowych – skupiskach komórek w trzustce.

Mechanizm działania cukrzycy

Kiedy zdrowa osoba z prawidłowo działającą trzustką zje na przykład banana, cukier z owocu trafia do krwi. Insulina umożliwia mu wniknięcie do komórek. To podstawowy sposób, w jaki ludzie czerpią energię z pożywienia. Bez wystarczającej liczby zdrowych komórek beta trzustka wydziela mało (lub wcale) insuliny. Cukier gromadzi się wtedy we krwi i staje się trucizną. Wysoki poziom glukozy uszkadza nerwy, naczynia krwionośne, tkanki i narządy. Tymczasem komórki głodują. Szukając energii, organizm zaczyna spalać tłuszcze. W ich metabolizmie powstają kwaśne związki, które również odkładają się we krwi.

Na świecie jedna na dziewięć dorosłych osób ma cukrzycę – ale większość choruje na typ 2. U takich osób trzustka często wciąż produkuje insulinę. Problem w tym, że komórki słabo na nią reagują i nie wchłaniają cukru, który zaczyna się kumulować. Przyczyny cukrzycy typu 2 są dobrze poznane. Związane są głównie ze stylem życia – niezdrową dietą i zbyt małą aktywnością fizyczną. Natomiast mechanizmy prowadzące do cukrzycy typu 1 wciąż pozostają zagadką.

Badacze wiedzą jedynie, że typ 1 najczęściej występuje u młodych ludzi w bogatych krajach. Tam pacjenci mają pieniądze, dostęp do opieki i wiedzę, dzięki którym mogą złagodzić skutki choroby. Na przykład chłopiec, u którego w USA rozpoznano cukrzycę typu 1 w wieku 10 lat, ma szansę dożyć około 67 lat. Ale w Afganistanie podobny chłopiec prawdopodobnie umrze w wieku 24 lat.

Pierwszy zastrzyk z insuliny

Przez stulecia podstawowym „leczeniem” cukrzycy typu 1 było niemal całkowite pozbawienie organizmu składników odżywczych. Chodziło o to, by nie było czego „wypłukiwać” – czyli o głodówkę. Była to w praktyce jedyna metoda, jaką dysponowała ludzkość, aż do 1921 roku.

Wtedy młody kanadyjski chirurg Frederick Banting i student medycyny Charles Best usunęli trzustkę psu. Następnie rozdrobnili gruczoł, zamrozili, ponownie rozgnietli, wciągnęli uzyskany ekstrakt do strzykawki i wstrzyknęli go psu, który po usunięciu trzustki stał się cukrzykiem. Poziom cukru we krwi spadł w ciągu dwóch godzin.

Po raz pierwszy w historii ktoś wyizolował insulinę. Rok później czternastoletni chłopiec umierający na cukrzycę w szpitalu w Toronto otrzymał zastrzyk insuliny pozyskanej z bydlęcych trzustek. Jego poziom cukru spadł w ciągu kilku godzin. Nagle choroba skazana dotąd na śmiertelny finał stała się możliwa do leczenia. Odkrycie uratowało dziesiątki milionów istnień.

Trudne życie z cukrzycą typu 1

Przez następne sto lat lekarze lubili powtarzać, że dzięki terapeutycznej insulinie osoba z cukrzycą typu 1 może prowadzić „normalne życie”. To jednak bardzo względne pojęcie. A odpowiedzialność za utrzymanie tej „normalności” przerzucano niemal w całości na pacjenta. – Możesz pozostać zdrowy, jeśli kontrolujesz swoją chorobę – pouczała publikacja Amerykańskiej Akademii Lekarzy Rodzinnych z 1999 roku.

Wszystkie wyzwania związane z życiem z cukrzycą typu 1 w erze insuliny można streścić w jednym słowie: „jeśli”. Jeśli chory potrafi dobrze kontrolować chorobę, jego życie z zewnątrz może wyglądać zupełnie zwyczajnie. To jednak codzienna bitwa. Każdego dnia musi wykonywać za komórki beta ich pracę. Bez przerwy monitoruje poziom cukru paskami testowymi lub za pomocą czujnika glukozy.

To życie pełne zgadywania i przewidywania. Co zjadł i co zje? Czy będzie ćwiczył? Czy jest zestresowany, odwodniony, zmęczony, chory? Czy ma miesiączkę? Czy ma gorszy dzień? Odpowiedzi na te małe pytania pomagają odpowiedzieć na duże: ile insuliny – z penów lub z pompy – powinien podać? Zbyt małe dawki przez dłuższy czas szkodzą w przyszłości. Za duża dawka w danym momencie może zabić. Szacuje się, że osoba z cukrzycą typu 1 podejmuje średnio około 180 decyzji dziennie związanych tylko z chorobą.

Jak kontrolować chorobę?

Większość chorych potrafi kontrolować chorobę. Chris Binder grał w futbol amerykański w uniwersyteckiej pierwszej dywizji NCAA na Uniwersytecie Maine w latach 90. Z trybun nikt by nie zgadł, że zdiagnozowano u niego cukrzycę w wieku dwóch lat. W przerwach meczu pracownicy zawsze dbali, żeby czekała na niego duża kanapka na wypadek spadku cukru.

Dziś Binder ma 50 lat, mieszka w Nowym Orleanie i pracuje w firmie technologicznej. Niewiele jest rzeczy, których nie może robić. – Myślę, że naprawdę żyłem z cukrzycą, a nie dla cukrzycy – mówi. Jeśli jednak chory nie jest w stanie choroby kontrolować, jego życie wygląda inaczej.

Pewnego ranka Jennifer Coleman, 60-letnia księgowa z Alberty, schylała się, żeby zawiązać buty przed wyjściem do pracy. W tym momencie doznała napadowej hipoglikemii. Uderzyła głową w szklaną witrynę. Coleman nie odczuwała typowych sygnałów ostrzegawczych spadku cukru – jak drżenie nóg, spocone dłonie, zamglenie myśli czy poczucie nadchodzącej katastrofy. Dlatego ciężkie epizody często spadają na nią znienacka.

– Trzeba tak wiele planowania, żeby zrobić cokolwiek. To jest najgorsze – mówi Coleman. – I zawsze musisz być przygotowany na to, że wydarzy się coś złego. Heather McLeod, 59-letnia lekarka rodzinna z Vancouver, usłyszała diagnozę w wieku sześciu lat. Nawet ze swoją wiedzą medyczną jej poziom cukru często bardzo się wahał. – Jeżeli idę na spacer, muszę wziąć trzy kartoniki soku i insulinę. Czy mam wystarczająco pasków? Czy mam sensory? – wylicza. Tak jak Coleman, McLeod nie odczuwa typowych objawów hipoglikemii. – To jest życie w ciągłym strachu – mówi.

Podobnie jest u Mary Anny Pokerznik. – Ludzie nie rozumieją kosztów emocjonalnych sytuacji, w której tak się starasz, a i tak ponosisz porażkę – tłumaczy. Pokerznik zachorowała w wieku 11 lat. Dziś ma 55 i jest emerytowaną nauczycielką. Przez lata była jedyną osobą, która mogła zawieźć córkę na lekcje tańca. Często jednak poziom cukru był zbyt niski, by prowadzić samochód, a córka wybuchała płaczem. – Ludzie myślą, że wraz z nową technologią – lepszą insuliną, pompami, sensorami i algorytmami – pojawiła się odpowiedź na wszystkie problemy. Tak nie jest – dodaje.

Nowa generacja terapii komórkowych

Cukrzyca typu 1 wywołuje całe spektrum doświadczeń. Binder może stać na jednym jego krańcu. Coleman, McLeod i Pokerznik – na drugim. Ale wniosek jest wspólny. Jeśli ktoś się „potknie”, może umrzeć. Bo nawet najnowocześniejsze urządzenia nie dorównują precyzji maleńkich biologicznych maszyn w trzustce – komórek beta.

Dlatego od dziesięcioleci naukowcy próbują znaleźć sposób, by je zastąpić. Początki przełomu związanego z Vertexem sięgają nocy w 1991 roku. Doug Melton, 38-letni profesor biologii rozwoju na Harvardzie, badał wtedy w piwnicy budynku Biological Laboratories jaja afrykańskich żab szponiastych. Melton szukał genów, które mówią wczesnym komórkom macierzystym, jak mają się przekształcać w wyspecjalizowane komórki. Wtedy zadzwoniła jego żona, Gail. Sam, ich sześciomiesięczny syn, wymiotował. Melton wybiegł z laboratorium.

Na izbie przyjęć szpitala dziecięcego w Bostonie dowiedzieli się, że ich syn ma cukrzycę typu 1. Po tej diagnozie Melton zebrał wszystkich w laboratorium – około 25–30 osób. Ogłosił, że odchodzi od badań nad żabami. Harvard zgodził się zbudować mu nowe laboratorium, aby mógł się skupić na nowym celu: znalezieniu lekarstwa na cukrzycę typu 1.

Melton nie zaczynał zupełnie od zera. Jego praca nad komórkami embrionalnymi żab podpowiadała możliwy kierunek. Wczesne komórki macierzyste są jak biologiczne „czyste kartki”. Przy odpowiednich bodźcach mogą stać się dowolną komórką w organizmie. Melton „tylko” musiał odkryć, jakie to bodźce, aby z ludzkich komórek macierzystych powstały sprawne komórki beta.

Niedawno powiedział, że nie miał pojęcia, jak trudne okaże się to zadanie. I jest za tę niewiedzę wdzięczny. Gdyby wiedział, być może by się poddał. – Wydawało mi się to prostym pomysłem – wspomina. Trzeba wytworzyć komórki, które utracił jego syn, a potem wszczepić je z powrotem. Jednocześnie trzeba chronić je przed układem odpornościowym. Powiedział żonie, że zajmie mu to trzy do czterech lat. Między 1990 a 1999 rokiem Melton dwukrotnie mijał ten termin. Nie był jedynym badaczem pracującym nad terapiami komórkowymi. Każdy działał jednak w izolacji.

Co dalej z leczeniem cukrzycy typu 1

Środowisko naukowe bardziej interesowało się wówczas samym mechanizmem wydzielania insuliny niż tym, jak w ogóle wytworzyć komórki, które ją produkują. Przełom, który odmienił spojrzenie na te badania, nastąpił pod koniec lat 90. W latach 1999–2000 James Shapiro, lekarz z Uniwersytetu Alberty, przeszczepił komórki wysp trzustkowych pochodzące z ciał dawców siedmiorgu pacjentom z ciężką cukrzycą typu 1. Inni lekarze próbowali podobnych procedur, lecz efekty były skromne. Shapiro opracował jednak nowy protokół.

Pozyskiwał zdrowe wyspy trzustkowe z kilku ciał zmarłych dawców. Oczyszczał komórki w specjalnym roztworze. Tłumił układ odpornościowy pacjentów lekami immunosupresyjnymi bez sterydów. Sterydy okazywały się bowiem zgubne – powodowały insulinooporność i uszkadzały komórki beta. U każdego z pacjentów poziom własnej insuliny szybko wzrósł na tyle, że nie musieli już przyjmować zastrzyków. Stan ten utrzymywał się również podczas kontroli ponad rok później.

Dlaczego terapia nie trafiła do wszystkich

Pokerznik była drugą osobą w tym badaniu. – Trudno było mi to w ogóle objąć myślą – mówi. – Byłam chora tak długo. Później Shapiro przeprowadził ten zabieg także u McLeod i Coleman. Kobiety mówią, że terapia uwolniła je od bezustannych kalkulacji, których wymagało leczenie insuliną. Uratowała je też przed ciągłymi hipoglikemiami.

– To wiele zmieniło – podkreśla Coleman. – Dla mnie naprawdę nie było innej opcji – dodaje McLeod. Po publikacji wyników w „New England Journal of Medicine” w 2000 roku centrala telefoniczna szpitala Uniwersytetu Alberty została zasypana telefonami. Pacjenci z całego świata chcieli zapisać się na przeszczep do Shapiro. Wkrótce badacz otrzymał 35 mln dolarów na kontynuowanie badań klinicznych. Protokół Shapiro stał się dostępny dla części chorych, którzy nie byli w stanie kontrolować cukrzycy innymi metodami. Nigdy jednak nie trafił do szerokiego zastosowania.

Przeszczepione komórki wysp trzustkowych wymagają immunosupresji. Taka terapia zwiększa ryzyko infekcji i nowotworów. Dodatkowo wyspy trzustkowe pochodzą z zasobu z definicji ograniczonego – zmarłych dawców. Pacjent zwykle potrzebuje komórek od dwóch–trzech osób. A efekt nie zawsze jest trwały. Komórki mogą obumierać, co wymusza „dolewki”. U Pokerznik wyglądało to tak: po przeszczepie w 1999 roku szybko odstawiła insulinę. W 2003 roku musiała do niej wrócić. W 2014 – znów ją odstawiła. W 2018 – znów zaczęła przyjmować. Od 2019 roku znów jest bez insulinoterapii.

Mimo tych ograniczeń – jak podkreśla Lori Sussel, dyrektorka ds. badań w Barbara Davis Center for Diabetes na Uniwersytecie Kolorado – praca Shapiro była punktem zwrotnym. – To był dowód słuszności koncepcji – mówi. Gdy naukowcy zobaczyli, że komórki wysp trzustkowych mogą przeżyć w organizmie pacjenta, zaczęli wierzyć, że Melton i inni są na dobrym tropie. Skoro komórki z ciał dawców potrafią przywrócić wydzielanie insuliny, to dlaczego nie miałyby tego zrobić komórki wyhodowane w laboratorium?

– Ludzie, których wcześniej nie interesowały terapie oparte na komórkach macierzystych, nagle się nimi zainteresowali – wspomina Shapiro. Od tego momentu Melton i inni badacze przestali działać w całkowitej izolacji. Zaczęli współpracować. Naukowcy, którzy wcześniej ignorowali ich prace, rozpoczęli własne eksperymenty. Ruszyły też pieniądze. Rok po publikacji Shapiro amerykański Narodowy Instytut Zdrowia (NIH) powołał Beta Cell Biology Consortium – konsorcjum przyznające granty, także badaczom z Europy.

Wraz z przyspieszeniem badań jedno odkrycie pociągało za sobą kolejne. Melton stopniowo zbliżał się do opracowania sposobu na hodowanie takich komórek w większej skali.

Źródło: National Geographic