Cukrzyca typu 1: Zbliżanie się do leczenia, które generuje nowe komórki insuliny
Ostatnie badania otworzyły nowy grunt w poszukiwaniu leczenia cukrzycy typu 1, które generuje komórki wytwarzające insulinę.
Naukowcy z Uniwersytetu w Kopenhadze w Danii i Helmholtz Zentrum München w Neuherberg w Niemczech zmapowali sygnały określające przeznaczenie komórek progenitorowych w trzustce.
Te niedojrzałe komórki mogą rozwinąć się w komórki wysepek, które wytwarzają insulinę lub inny typ komórek.
Dziennik Natura zawiera artykuł na temat ustaleń.
Badania te ujawniają, że komórki progenitorowe trzustki odbijają się i że ich bezpośrednie środowisko, czyli macierz zewnątrzkomórkowa, odgrywa istotną rolę w decydowaniu o ich losie.
„Teraz byliśmy w stanie” - mówi prof. Henrik Semb, starszy autor i dyrektor Instytutu Badań Translacyjnych Komórek Macierzystych w Helmholtz Zentrum München - „zmapować sygnał, który decyduje o tym, czy komórki progenitorowe trzustki staną się endokrynologiczne, takie jak insulina- produkujących komórki beta lub komórki przewodowe ”.
Cukrzyca typu 1 i komórki wysp trzustkowych
Insulina to hormon, który pomaga komórkom wchłaniać glukozę i wykorzystywać ją do wytwarzania energii.
Cukrzyca rozwija się, gdy poziom cukru we krwi w organizmie jest zbyt wysoki. Może się tak zdarzyć, gdy brakuje insuliny (cukrzyca typu 1) lub gdy komórki nie są w stanie jej prawidłowo używać (cukrzyca typu 2).
Dane z 2015 r. Z Centers for Disease Control and Prevention (CDC) sugerują, że około 30,3 miliona osób w Stanach Zjednoczonych chorowało w tym roku na cukrzycę. Około 5 procent z nich choruje na cukrzycę typu 1, wymagającą codziennego leczenia insuliną.
Cukrzyca typu 1 rozwija się, gdy układ odpornościowy niszczy komórki trzustki produkujące insulinę.
Komórki te istnieją w skupiskach zwanych wysepkami Langerhansa, które zawierają kilka typów komórek wytwarzających hormony. Te, które wytwarzają insulinę, nazywane są komórkami beta.
Ostatnie badanie skupiło się na komórkach progenitorowych. Te niedojrzałe komórki są „wczesnymi potomkami” komórek macierzystych.
Podobnie jak komórki macierzyste, komórki progenitorowe mogą stać się jednym lub kilkoma rodzajami komórek. Jednak w przeciwieństwie do komórek macierzystych nie mogą się dzielić i rozmnażać w nieskończoność. Ponadto komórki progenitorowe mogą dojrzewać do bardziej ograniczonego zakresu typów komórek niż komórki macierzyste.
Komórki progenitorowe „nieustannie” są w ruchu
Komórki progenitorowe są trudne do zbadania, ponieważ nie siedzą w bezruchu. „Ciągle przemieszczają się w obrębie rozwijającej się trzustki, co prowadzi do częstych zmian środowiskowych” - zauważa prof. Semb.
Porównuje komórki do kulek odbijających się w maszynie - ich „ostateczny wynik jest oparty na sumie spotkań szpilek”.
Aby zbadać, w jaki sposób każdy progenitor reagował na swoje środowisko bez ingerencji innych komórek, on i jego koledzy wzięli progenitory rozwinięte z ludzkich komórek macierzystych i wysiali je na szkiełkach zawierających mikrowzory białek macierzy.
Prof. Semb mówi, że naukowcy byli bardzo zaskoczeni tym, co odkryli.
Okazało się, że różne interakcje ze składnikami macierzy pozakomórkowej zmieniły „stan siły mechanicznej w obrębie prekursora”.
„Siły te wynikają z interakcji między macierzą zewnątrzkomórkową, która znajduje się na zewnątrz komórki, a cytoszkieletem aktynowym znajdującym się w komórce” - dodaje.
Komórka endokrynologiczna czy kanałowa?
Przy pomocy dalszych eksperymentów zespół odkrył, że ekspozycja na różne białka macierzy zewnątrzkomórkowej na różne sposoby kierowała przodków do ich losów.
W zależności od zaangażowanych sił, komórki progenitorowe stały się komórkami przewodowymi lub komórkami wysepek wytwarzających hormony (endokrynologiczne).
„Eksperymenty pokazują, że ekspozycja na lamininę macierzy zewnątrzkomórkowej instruuje komórki progenitorowe w kierunku endokrynnego losu poprzez zmniejszenie sił mechanicznych w komórkach” - wyjaśnia prof. Semb.
„I odwrotnie, ekspozycja na fibronektynę skutkuje losem przewodu z powodu zwiększonych sił mechanicznych” - dodaje.
„Nasze odkrycie otwiera nowe możliwości, ponieważ wyjaśnia, w jaki sposób multipotencjalne komórki progenitorowe dojrzewają do różnych typów komórek podczas tworzenia narządów”.
Prof. Henrik Semb
Odkrycia zespołu powinny pomóc w opracowaniu metod leczenia, które powodują, że komórki macierzyste wytwarzają insulinę.
„Możemy teraz zastąpić znaczną liczbę substancji pochodzących z badań empirycznych, których sposób działania w obecnych, najnowocześniejszych protokołach różnicowania jest w dużej mierze nieznany, małocząsteczkowymi inhibitorami, które są ukierunkowane na określone komponenty nowo zidentyfikowanego szlaku mechanosygnalizacyjnego”, prof. Semb komentarze.
Dodaje, że badanie dostarczyło również zestawu precyzyjnych narzędzi inżynieryjnych, które mogą być przydatne w opracowywaniu terapii zastępowania komórek, nie tylko w przypadku cukrzycy typu 1, ale także w przypadku innych ciężkich schorzeń, takich jak choroby neurodegeneracyjne.
W filmie Helmholtz Zentrum München prof. Semb podsumowuje badania i wyjaśnia wpływową rolę macierzy zewnątrzkomórkowej w określaniu losu niedojrzałych komórek trzustki.
