Type 1 diabetes: Nærmer seg behandling som genererer nye insulinceller
Nyere forskning har brutt ny bane i søken etter en type 1 diabetesbehandling som genererer insulinfremkallende celler.
Forskere fra Københavns universitet i Danmark og Helmholtz Zentrum München i Neuherberg, Tyskland, har kartlagt signalene som bestemmer skjebnen til stamceller i bukspyttkjertelen.
Disse umodne cellene kan utvikle seg til enten holmeceller som lager insulin eller en annen type celler.
Journalen Natur har en artikkel om funnene.
Denne undersøkelsen avslører at bukspyttkjertelen stamceller spretter rundt og at deres nærmeste miljø, eller ekstracellulær matrise, spiller en sterk rolle i å avgjøre deres skjebne.
"Vi har nå vært i stand til," sier professor Henrik Semb, seniorforfatter og direktør for Institutt for translasjonell stamcelleforskning ved Helmholtz Zentrum München, "å kartlegge signalet som avgjør om celler i bukspyttkjertelen vil bli endokrine, slik som insulin- produserer betaceller, eller kanalceller. ”
Type 1 diabetes og holmeceller
Insulin er et hormon som hjelper celler til å absorbere glukose og bruke det til å lage energi.
Diabetes utvikler seg når kroppens blodsukkernivå er for høyt. Dette kan skje enten fordi det ikke er nok insulin (type 1-diabetes) eller fordi cellene ikke klarer å bruke det riktig (type 2-diabetes).
Tall for 2015 fra Centers for Disease Control and Prevention (CDC) antyder at rundt 30,3 millioner mennesker i USA hadde diabetes det året. Omtrent 5 prosent av dem har type 1-diabetes, som krever daglig insulinbehandling.
Type 1-diabetes utvikler seg når immunforsvaret ødelegger insulinproduserende celler i bukspyttkjertelen.
Disse cellene finnes i klynger kalt holmer av Langerhans, som inneholder flere typer celler som lager hormoner. De som lager insulin kalles betaceller.
Den siste studien fokuserte på stamceller. Disse umodne cellene er "tidlige etterkommere" av stamceller.
Som stamceller kan stamceller bli en eller flere slags celler. I motsetning til stamceller kan de imidlertid ikke fortsette å dele og reprodusere på ubestemt tid. Også stamceller kan modnes til et mer begrenset utvalg av celletyper enn stamceller.
Stamfaderceller er ‘konstant’ på farta
Progenitorceller er vanskelige å studere fordi de ikke sitter stille. "De beveger seg stadig i bukspyttkjertelen under utvikling, noe som fører til hyppige miljøendringer," bemerker prof. Semb.
Han sammenligner cellene med pinballs som spretter rundt i en maskin - deres "endelige poengsum er basert på summen av pin-møter."
For å undersøke hvordan hver stamfar reagerte på omgivelsene uten forstyrrelse fra andre celler, tok han og kollegene sine stamfedre utviklet fra humane stamceller og sådd dem på glassplater som inneholdt mikropatroner av matriksproteiner.
Prof. Semb sier at forskerne var veldig overrasket over det de oppdaget.
De fant at forskjellige interaksjoner med komponenter i den ekstracellulære matrisen endret den "mekaniske krafttilstanden i stamfaren."
"Disse kreftene skyldes interaksjoner mellom den ekstracellulære matrisen, som er utenfor cellen, og aktincytoskjelettet, som er i cellen," legger han til.
Endokrin eller kanalcelle?
Ved hjelp av ytterligere eksperimenter fant teamet at eksponering for forskjellige proteiner i den ekstracellulære matrisen ledet forfedrene til skjebnen på forskjellige måter.
Avhengig av kreftene som ble involvert, ble stamcellene enten kanalceller eller hormonproduserende (endokrine) holmeceller.
"Eksperimentene viser at eksponering for den ekstracellulære matrisen laminin instruerer stamcellene mot en endokrin skjebne ved å redusere mekaniske krefter i cellene," forklarer prof. Semb.
"Omvendt, eksponering for fibronektin resulterer i en kanalskjebne på grunn av økte mekaniske krefter," legger han til.
"Vår oppdagelse bryter ny grunn fordi den forklarer hvordan multipotente stamceller modnes til forskjellige celletyper under organdannelse."
Prof. Henrik Semb
Teamets funn skal bidra til å informere utviklingen av behandlinger som lager insulinproduserende celler fra stamceller.
"Vi kan nå erstatte et betydelig antall empirisk avledede stoffer, hvis virkemåte i dagens moderne differensieringsprotokoller stort sett er ukjent, med små molekylhemmere som målretter mot spesifikke komponenter i den nylig identifiserte mekaniske signalveien," Prof. kommentarer.
Han legger til at studien også har gitt et sett med presisjonstekniske verktøy som kan være nyttige for å utvikle celleerstatningsbehandlinger, ikke bare for type 1-diabetes, men også for andre alvorlige tilstander, som nevrodegenerative sykdommer.
I en video fra Helmholtz Zentrum München oppsummerer professor Semb forskningen og forklarer den innflytelsesrike rollen til den ekstracellulære matrisen for å bestemme skjebnen til umodne bukspyttkjertelceller.
