Диабет 1 типа: приближение к лечению, которое генерирует новые клетки инсулина
Недавние исследования открыли новые горизонты в поисках средства лечения диабета 1 типа, которое генерирует клетки, вырабатывающие инсулин.
Ученые из Копенгагенского университета в Дании и Центра им. Гельмгольца в Нойхерберге, Германия, нанесли на карту сигналы, которые определяют судьбу клеток-предшественников в поджелудочной железе.
Эти незрелые клетки могут развиваться либо в островковые клетки, производящие инсулин, либо в клетки другого типа.
Журнал Природа содержит документ о результатах.
Это исследование показывает, что клетки-предшественники поджелудочной железы прыгают вокруг и что их непосредственное окружение или внеклеточный матрикс играет важную роль в решении их судьбы.
«Теперь мы смогли, - говорит профессор Хенрик Семб, старший автор и директор Института исследований трансляционных стволовых клеток в Helmholtz Zentrum München, - нанести на карту сигнал, который определяет, станут ли клетки-предшественники поджелудочной железы эндокринными, такие как инсулин- производящие бета-клетки или протоковые клетки ».
Диабет 1 типа и островковые клетки
Инсулин - это гормон, который помогает клеткам поглощать глюкозу и использовать ее для производства энергии.
Диабет развивается, когда уровень сахара в крови слишком высок. Это может произойти либо из-за нехватки инсулина (диабет 1 типа), либо из-за того, что клетки не могут использовать его должным образом (диабет 2 типа).
По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний (CDC) за 2015 год, около 30,3 миллиона человек в США болели диабетом в этом году. Около 5 процентов из них страдают диабетом 1 типа, требующим ежедневного лечения инсулином.
Диабет 1 типа развивается, когда иммунная система разрушает инсулин-продуцирующие клетки поджелудочной железы.
Эти клетки существуют в кластерах, называемых островками Лангерганса, которые содержат несколько типов клеток, вырабатывающих гормоны. Те, которые производят инсулин, называются бета-клетками.
Недавнее исследование было сосредоточено на клетках-предшественниках. Эти незрелые клетки являются «ранними потомками» стволовых клеток.
Подобно стволовым клеткам, клетки-предшественники могут стать одним или несколькими типами клеток. Однако в отличие от стволовых клеток они не могут делиться и воспроизводиться бесконечно. Кроме того, клетки-предшественники могут созревать в более ограниченный диапазон типов клеток, чем стволовые клетки.
Клетки-предшественники «постоянно» находятся в движении
Клетки-предшественники трудно изучать, потому что они не сидят на месте. «Они постоянно перемещаются внутри развивающейся поджелудочной железы, что приводит к частым изменениям окружающей среды», - отмечает профессор Семб.
Он сравнивает клетки с шариками для игры в пинбол, которые подпрыгивают в машине - «их окончательный результат основан на сумме столкновений кеглей».
Чтобы изучить, как каждый предок реагирует на окружающую среду без вмешательства других клеток, он и его коллеги взяли предшественников, полученных из стволовых клеток человека, и высеяли их на предметные стекла, содержащие микрорельефы матричных белков.
Профессор Семб говорит, что исследователи были очень удивлены тем, что они обнаружили.
Они обнаружили, что различные взаимодействия с компонентами внеклеточного матрикса изменяют «состояние механической силы внутри предшественника».
«Эти силы возникают в результате взаимодействия между внеклеточным матриксом, который находится вне клетки, и актиновым цитоскелетом, который находится внутри клетки», - добавляет он.
Эндокринная или протоковая клетка?
С помощью дальнейших экспериментов команда обнаружила, что воздействие различных белков внеклеточного матрикса по-разному направляло предков к их судьбе.
В зависимости от задействованных сил клетки-предшественники становились клетками протоков или гормон-продуцирующими (эндокринными) островковыми клетками.
«Эксперименты показывают, что воздействие ламинина внеклеточного матрикса инструктирует клетки-предшественники к эндокринной судьбе, уменьшая механические силы внутри клеток», - объясняет профессор Семб.
«И наоборот, воздействие фибронектина приводит к изменению протока из-за увеличения механических сил», - добавляет он.
«Наше открытие открывает новые горизонты, потому что оно объясняет, как мультипотентные клетки-предшественники созревают в разные типы клеток во время формирования органов».
Проф. Хенрик Семб
Выводы команды должны помочь в разработке методов лечения, которые производят инсулин-продуцирующие клетки из стволовых клеток.
«Теперь мы можем заменить значительное количество эмпирически полученных веществ, механизм действия которых в современных протоколах дифференциации в значительной степени неизвестен, на низкомолекулярные ингибиторы, которые нацелены на конкретные компоненты недавно идентифицированного пути механосигналов», - сказал профессор Семб. Комментарии.
Он добавляет, что исследование также предоставило набор инструментов точной инженерии, которые могут быть полезны при разработке методов лечения клеточной замены не только для диабета 1 типа, но и для других тяжелых состояний, таких как нейродегенеративные заболевания.
В видео из Helmholtz Zentrum München профессор Семб подводит итоги исследования и объясняет важную роль внеклеточного матрикса в определении судьбы незрелых клеток поджелудочной железы.
