Неотдавнашните изследвания откриха нова позиция в стремежа към лечение на диабет тип 1, което генерира клетки, произвеждащи инсулин.
Учени от Университета в Копенхаген в Дания и Helmholtz Zentrum München в Нойхерберг, Германия са картографирали сигналите, които определят съдбата на прогениторните клетки в панкреаса.
Тези незрели клетки могат да се развият или в островни клетки, които произвеждат инсулин, или в друг тип клетки.
Списанието Природата включва хартия за констатациите.
Това изследване разкрива, че клетките на предшествениците на панкреаса подскачат наоколо и че тяхното непосредствено обкръжение или извънклетъчният матрикс играе важна роля в решаването на тяхната съдба.
„Вече успяхме - казва проф. Хенрик Семб, старши автор и директор на Института за изследване на транслационните стволови клетки в Helmholtz Zentrum München, - да картографираме сигнала, който определя дали предшествениците на панкреаса ще станат ендокринни, като инсулин- произвеждащи бета клетки, или канални клетки. "
Диабет тип 1 и островни клетки
Инсулинът е хормон, който помага на клетките да абсорбират глюкозата и да я използват за производство на енергия.
Диабетът се развива, когато нивото на кръвната захар в тялото е твърде високо. Това може да се случи или защото няма достатъчно инсулин (диабет тип 1), или защото клетките не са в състояние да го използват правилно (диабет тип 2).
Данните за 2015 г. от Центровете за контрол и превенция на заболяванията (CDC) показват, че около 30,3 милиона души в САЩ са имали диабет през тази година. Около 5 процента от тях имат диабет тип 1, изискващи ежедневно лечение с инсулин.
Диабет тип 1 се развива, когато имунната система унищожава произвеждащите инсулин клетки в панкреаса.
Тези клетки съществуват в клъстери, наречени островчета на Лангерханс, които съдържат няколко вида клетки, които произвеждат хормони. Тези, които произвеждат инсулин, се наричат бета клетки.
Неотдавнашното проучване се фокусира върху прогениторните клетки. Тези незрели клетки са „ранни потомци“ на стволови клетки.
Подобно на стволовите клетки, прогениторните клетки могат да се превърнат в един или повече видове клетки. За разлика от стволовите клетки обаче, те не могат да продължават да се делят и възпроизвеждат безкрайно. Също така, прогениторните клетки могат да узреят в по-ограничен кръг от клетъчни типове, отколкото стволовите клетки.
Клетките-предшественици са „постоянно“ в движение
Клетките-предшественици са трудни за изследване, тъй като не седят неподвижно. „Те постоянно се движат в развиващия се панкреас, което води до чести промени в околната среда“, отбелязва проф. Семб.
Той сравнява клетките с топчета, които подскачат в машина - техният „краен резултат се основава на сумата от срещи с пин“.
За да проучи как всеки предшественик реагира на околната среда без намесата на други клетки, той и колегите му взеха предшественици, разработени от човешки стволови клетки, и ги засяха върху стъклени стъкла, съдържащи микромодели на матрични протеини.
Проф. Семб казва, че изследователите са били много изненадани от това, което са открили.
Те откриха, че различните взаимодействия с компоненти в извънклетъчния матрикс променят „състоянието на механичната сила в родоначалника“.
"Тези сили са резултат от взаимодействия между извънклетъчния матрикс, който е извън клетката, и актиновия цитоскелет, който е в клетката", добавя той.
Ендокринна или канална клетка?
С помощта на по-нататъшни експерименти екипът установи, че излагането на различни протеини в извънклетъчния матрикс насочва родоначалниците към техните съдби по различни начини.
В зависимост от участващите сили, прогениторните клетки се превръщат или в канални клетки, или в островни клетки, произвеждащи хормони (ендокринни).
„Експериментите показват, че излагането на извънклетъчния матрикс ламинин инструктира прогениторните клетки към ендокринна съдба чрез намаляване на механичните сили в клетките“, обяснява проф. Семб.
„Обратното, излагането на фибронектин води до съдба на въздуховода поради повишени механични сили“, добавя той.
„Нашето откритие открива нова почва, защото обяснява как мултипотентните клетки-предшественици узряват в различни типове клетки по време на образуването на органи.
Проф. Хенрик Семб
Констатациите на екипа трябва да помогнат за информирането за разработването на лечения, които правят клетките, произвеждащи инсулин, от стволови клетки.
„Вече можем да заменим значителен брой емпирично получени вещества, чийто начин на действие в настоящите най-съвременни протоколи за диференциация е до голяма степен неизвестен, с инхибитори на малки молекули, които са насочени към специфични компоненти на новоидентифицирания път на механично сигнализиране“, проф. Семб коментари.
Той добавя, че изследването е предоставило и набор от инструменти за прецизно инженерство, които биха могли да бъдат полезни при разработването на лечения за заместване на клетки, не само за диабет тип 1, но и за други тежки състояния, като невродегенеративни заболявания.
Във видеоклип от Helmholtz Zentrum München проф. Семб обобщава изследването и обяснява влиятелната роля на извънклетъчния матрикс при определяне на съдбата на незрелите клетки на панкреаса.