Діабет 1 типу: наближення до лікування, яке генерує нові клітини інсуліну
Нещодавні дослідження відкрили новий шлях у пошуках лікування діабету 1 типу, який генерує клітини, що виробляють інсулін.
Вчені з Університету Копенгагена в Данії та Центру Гельмгольца в Мюнхені в Нейгерберзі, Німеччина, нанесли на карту сигнали, що визначають долю клітин-попередників у підшлунковій залозі.
Ці незрілі клітини можуть перерости в клітини острівців, що виробляють інсулін, або в клітини іншого типу.
Журнал Природа містить статтю про висновки.
Це дослідження виявляє, що клітини-попередники підшлункової залози стрибають навколо і що їх безпосереднє оточення або позаклітинний матрикс відіграє важливу роль у вирішенні їх долі.
«Зараз ми змогли, - говорить проф. Хенрік Семб, старший автор та директор Інституту досліджень поступальних стовбурових клітин у Гельмгольці, центр Мюнхена, - нанести сигнал, який визначає, чи клітини-попередники підшлункової залози стануть ендокринними, такими як продукуючи бета-клітини або клітини протоки ".
Діабет 1 типу та острівцеві клітини
Інсулін - гормон, який допомагає клітинам засвоювати глюкозу та використовувати її для виробництва енергії.
Діабет розвивається, коли рівень цукру в крові в організмі занадто високий. Це може статися або через те, що недостатньо інсуліну (діабет 1 типу), або через те, що клітини не можуть його правильно використовувати (діабет 2 типу).
Дані Центру з контролю та профілактики захворювань (CDC) за 2015 рік свідчать про те, що того року близько 30,3 мільйона людей у США страждали на діабет. Близько 5 відсотків з них страждають на діабет 1 типу, що вимагає щоденного лікування інсуліном.
Діабет 1 типу розвивається, коли імунна система руйнує клітини, що виробляють інсулін, у підшлунковій залозі.
Ці клітини існують у скупченнях, що називаються острівцями Лангерганса, які містять кілька типів клітин, що виробляють гормони. Ті, що виробляють інсулін, називаються бета-клітинами.
Недавнє дослідження було зосереджено на клітинах-попередниках. Ці незрілі клітини є «ранніми нащадками» стовбурових клітин.
Як і стовбурові клітини, клітини-попередники можуть стати одним або кількома видами клітин. Однак, на відміну від стовбурових клітин, вони не можуть ділитися і розмножуватися безкінечно. Крім того, клітини-попередники можуть дозрівати до більш обмеженого кола типів клітин, ніж стовбурові клітини.
Клітини-попередники ‘постійно’ в русі
Клітини-попередники важко вивчити, оскільки вони не сидять на місці. "Вони постійно рухаються в межах підшлункової залози, що розвивається, що призводить до частих змін навколишнього середовища", - зазначає професор Семб.
Він порівнює клітини з м'ячами, що стрибають у машині - їх "кінцевий бал заснований на сумі зустрічей з пінами".
Щоб дослідити, як кожен попередник реагував на навколишнє середовище без втручання інших клітин, він та його колеги взяли попередників, розроблених із людських стовбурових клітин, і посіяли їх на предметне скло, що містило мікрошаблони білків матриксу.
Професор Семб каже, що дослідники були дуже здивовані тим, що вони виявили.
Вони виявили, що різні взаємодії з компонентами позаклітинного матриксу змінюють "стан механічної сили всередині родоначальника".
"Ці сили виникають внаслідок взаємодії між позаклітинним матриксом, який знаходиться поза клітиною, і цитоскелетом актину, який знаходиться всередині клітини", - додає він.
Ендокринна або протокова клітина?
За допомогою подальших експериментів команда виявила, що вплив різних білків у позаклітинному матриксі по-різному керував родоначальниками до їхньої долі.
Залежно від задіяних сил клітини-попередники ставали або клітинами протоки, або клітинами острівців, що продукують гормон (ендокринні).
"Експерименти показують, що вплив на позаклітинний матрикс ламініну вказує клітинам-попередникам до ендокринної долі, зменшуючи механічні сили в клітинах", - пояснює професор Семб.
"Навпаки, вплив фібронектину призводить до долі протоки через збільшення механічних сил", - додає він.
"Наше відкриття відкриває нові основи, оскільки пояснює, як мультипотентні клітини-попередники дозрівають до різних типів клітин під час формування органів".
Проф. Генрік Семб
Висновки групи повинні допомогти інформувати розробку методів лікування, які роблять клітини, що виробляють інсулін, зі стовбурових клітин.
"Зараз ми можемо замінити значну кількість речовин, отриманих емпіричним шляхом, спосіб дії яких у сучасних найсучасніших протоколах диференціації в основному невідомий, інгібіторами малих молекул, які націлені на конкретні компоненти нещодавно визначеного шляху механосигналізації", професор Семб коментарі.
Він додає, що дослідження також забезпечило набір інструментів прецизійної інженерії, які могли б бути корисними при розробці методів лікування клітинних замінників не тільки при цукровому діабеті 1 типу, але й при інших важких станах, таких як нейродегенеративні захворювання.
У відеозаписі від Helmholtz Zentrum München професор Семб підсумовує дослідження та пояснює впливову роль позаклітинного матриксу у визначенні долі незрілих клітин підшлункової залози.
