Diabetul de tip 1: apropierea de tratamentul care generează noi celule de insulină
Cercetări recente au deschis un nou drum în căutarea unui tratament pentru diabetul de tip 1 care să genereze celule care produc insulină.
Oamenii de știință de la Universitatea din Copenhaga din Danemarca și Helmholtz Zentrum München din Neuherberg, Germania au cartografiat semnalele care determină destinul celulelor progenitoare din pancreas.
Aceste celule imature se pot dezvolta fie în celule insulare care produc insulină, fie într-un alt tip de celule.
Jurnalul Natură prezintă o lucrare despre constatări.
Această cercetare relevă faptul că celulele progenitoare pancreatice sar în jur și că mediul lor imediat, sau matricea extracelulară, joacă un rol puternic în a-și decide soarta.
„Am reușit acum”, spune prof. Henrik Semb, autor principal și director al Institutului de cercetare a celulelor stem translaționale de la Helmholtz Zentrum München, „să mapăm semnalul care determină dacă celulele progenitoare pancreatice vor deveni endocrine, cum ar fi insulina. producând celule beta sau celule de duct. ”
Diabetul de tip 1 și celulele insulelor
Insulina este un hormon care ajută celulele să absoarbă glucoza și să o folosească pentru a produce energie.
Diabetul se dezvoltă atunci când nivelul zahărului din sânge este prea mare. Acest lucru se poate întâmpla fie pentru că nu există suficientă insulină (diabet de tip 1), fie pentru că celulele nu sunt capabile să o utilizeze corect (diabet de tip 2).
Cifrele pentru 2015 din Centrele pentru Controlul și Prevenirea Bolilor (CDC) sugerează că aproximativ 30,3 milioane de persoane din Statele Unite au avut diabet în acel an. Aproximativ 5% dintre aceștia au diabet de tip 1, necesitând tratament zilnic cu insulină.
Diabetul de tip 1 se dezvoltă atunci când sistemul imunitar distruge celulele producătoare de insulină din pancreas.
Aceste celule există în grupuri numite insule de Langerhans, care conțin mai multe tipuri de celule care produc hormoni. Cei care produc insulina se numesc celule beta.
Studiul recent s-a axat pe celulele progenitoare. Aceste celule imature sunt „descendenți timpurii” ai celulelor stem.
La fel ca celulele stem, celulele progenitoare pot deveni unul sau mai multe tipuri de celule. Spre deosebire de celulele stem, totuși, ele nu pot continua să se divizeze și să se reproducă la nesfârșit. De asemenea, celulele progenitoare se pot matura într-o gamă mai limitată de tipuri de celule decât celulele stem.
Celulele progenitoare sunt „în mod constant” în mișcare
Celulele progenitoare sunt dificil de studiat, deoarece nu stau nemișcate. „Se mișcă constant în interiorul pancreasului în curs de dezvoltare, ducând la schimbări frecvente de mediu”, notează prof. Semb.
El compară celulele cu flipurile care ricoșează într-o mașină - „scorul lor final se bazează pe suma întâlnirilor cu ace”.
Pentru a examina modul în care fiecare progenitor a răspuns la mediul său fără interferența altor celule, el și colegii săi au luat progenitori dezvoltați din celule stem umane și le-au însămânțat pe diapozitive de sticlă care conțineau micropatternuri de proteine matrice.
Prof. Semb spune că cercetătorii au fost foarte surprinși de ceea ce au descoperit.
Au descoperit că diferite interacțiuni cu componentele din matricea extracelulară au modificat „starea de forță mecanică din cadrul progenitorului”.
Aceste forțe rezultă din interacțiunile dintre matricea extracelulară, care se află în afara celulei, și citoscheletul de actină, care se află în interiorul celulei, adaugă el.
Celula endocrină sau ductală?
Cu ajutorul unor experimente ulterioare, echipa a constatat că expunerea la diverse proteine din matricea extracelulară i-a ghidat pe progenitori către destinele lor în moduri diferite.
În funcție de forțele implicate, celulele progenitoare au devenit fie celule conducte, fie celule insulite producătoare de hormoni (endocrine).
Experimentele arată că expunerea la laminina matricei extracelulare instruiește celulele progenitoare spre o soartă endocrină prin reducerea forțelor mecanice din interiorul celulelor, explică Prof. Semb.
„Viceversa, expunerea la fibronectină are ca rezultat o soartă a canalelor din cauza forțelor mecanice crescute”, adaugă el.
Descoperirea noastra deschide un nou teren deoarece explica modul in care celulele progenitoare multipotente se maturizeaza in diferite tipuri de celule in timpul formarii de organe.
Prof. Henrik Semb
Constatările echipei ar trebui să contribuie la informarea dezvoltării tratamentelor care produc celule producătoare de insulină din celule stem.
„Acum putem înlocui un număr semnificativ de substanțe derivate empiric, al căror mod de acțiune în protocoalele de diferențiere de ultimă generație este în mare parte necunoscut, cu inhibitori de molecule mici care vizează componente specifice ale căii de mecanosemnalizare nou identificate”, a spus prof. comentarii.
El adaugă că studiul a furnizat, de asemenea, un set de instrumente de inginerie de precizie care ar putea fi utile în dezvoltarea tratamentelor de înlocuire a celulelor, nu numai pentru diabetul de tip 1, ci și pentru alte afecțiuni severe, cum ar fi bolile neurodegenerative.
Într-un videoclip de la Helmholtz Zentrum München, prof. Semb rezumă cercetarea și explică rolul influent al matricei extracelulare în determinarea soartei celulelor pancreatice imature.
