Nedávný výzkum vytvořil nový směr v hledání léčby diabetu 1. typu, při které se generují buňky produkující inzulín.

Nový výzkum podporuje naše chápání buněk produkujících inzulín ve slinivce břišní.

Vědci z univerzity v Kodani v Dánsku a Helmholtz Zentrum München v Neuherbergu v Německu mapovali signály, které určují osud progenitorových buněk ve slinivce břišní.

Z těchto nezralých buněk se mohou vyvinout buňky ostrůvků, které vytvářejí inzulín, nebo jiný typ buněk.

Deník Příroda představuje článek o zjištěních.

Tento výzkum odhaluje, že se progenitorové buňky pankreatu odrážejí a že jejich bezprostřední prostředí nebo extracelulární matrix hraje při rozhodování o jejich osudu silnou roli.

„Nyní jsme byli schopni,“ říká profesor Henrik Semb, hlavní autor a ředitel Institutu výzkumu translačních kmenových buněk ve společnosti Helmholtz Zentrum München, „mapovat signál, který určuje, zda se progenitorové buňky pankreatu stanou endokrinními, jako je inzulin- produkující beta buňky nebo potrubní buňky. “

Cukrovka 1. typu a buňky ostrůvků

Inzulin je hormon, který pomáhá buňkám vstřebávat glukózu a využívat ji k výrobě energie.

Cukrovka se vyvíjí, když je hladina krevního cukru v těle příliš vysoká. To se může stát buď proto, že není dostatek inzulínu (cukrovka 1. typu), nebo proto, že buňky nejsou schopny jej správně používat (cukrovka 2. typu).

Údaje za rok 2015 z Centra pro kontrolu a prevenci nemocí (CDC) naznačují, že v tomto roce mělo ve Spojených státech cukrovku přibližně 30,3 milionu lidí. Asi 5 procent z nich má cukrovku 1. typu a vyžaduje každodenní léčbu inzulínem.

Cukrovka 1. typu se vyvíjí, když imunitní systém ničí buňky produkující inzulín v pankreatu.

Tyto buňky existují ve shlucích nazývaných Langerhansovy ostrůvky, které obsahují několik typů buněk, které tvoří hormony. Ty, které produkují inzulín, se nazývají beta buňky.

Nedávná studie se zaměřila na progenitorové buňky. Tyto nezralé buňky jsou „časnými potomky“ kmenových buněk.

Stejně jako kmenové buňky se progenitorové buňky mohou stát jedním nebo více druhy buněk. Na rozdíl od kmenových buněk však nemohou pokračovat v dělení a reprodukci donekonečna. Progenitorové buňky také mohou zrát na omezenější rozsah buněčných typů než kmenové buňky.

Progenitorové buňky jsou „neustále“ v pohybu

Progenitorové buňky je obtížné studovat, protože nesedí na místě. "Neustále se pohybují uvnitř vyvíjejícího se pankreatu, což vede k častým změnám prostředí," poznamenává profesor Semb.

Porovnává buňky s kuličkami odrážejícími se kolem ve stroji - jejich „konečné skóre je založeno na součtu kolíků.“

Aby prozkoumal, jak každý progenitor reagoval na své prostředí bez interference jiných buněk, vzal spolu se svými kolegy progenitory vyvinuté z lidských kmenových buněk a naočkoval je na skleněná sklíčka, která obsahovala mikropattery maticových proteinů.

Profesor Semb říká, že vědci byli velmi překvapeni tím, co objevili.

Zjistili, že různé interakce se složkami v extracelulární matrici změnily „stav mechanické síly v progenitoru“.

"Tyto síly jsou výsledkem interakcí mezi extracelulární matricí, která je mimo buňku, a aktinovým cytoskeletem, který je uvnitř buňky," dodává.

Endokrinní nebo potrubní buňka?

S pomocí dalších experimentů tým zjistil, že expozice různým proteinům v extracelulární matrici vedla progenitory k jejich osudům různými způsoby.

V závislosti na zapojených silách se progenitorové buňky staly bužírkovými buňkami nebo buňkami ostrůvků produkujících hormony (endokrinní).

"Pokusy ukazují, že expozice lamininu extracelulární matrix dává pokyn progenitorovým buňkám k endokrinnímu osudu snížením mechanických sil v buňkách," vysvětluje profesor Semb.

"Naopak, expozice fibronektinu má za následek osud potrubí kvůli zvýšeným mechanickým silám," dodává.

"Náš objev otevírá novou půdu, protože vysvětluje, jak multipotentní progenitorové buňky během formování orgánů dozrávají na různé typy buněk."

Henrik Semb

Zjištění týmu by měla pomoci informovat o vývoji léčby, při které se z kmenových buněk tvoří buňky produkující inzulín.

„Nyní můžeme nahradit značný počet empiricky odvozených látek, jejichž způsob působení v současných nejmodernějších diferenciačních protokolech je do značné míry neznámý, inhibitory s malými molekulami, které se zaměřují na specifické složky nově identifikované mechanosignální dráhy,“ prof. Semb komentáře.

Dodává, že studie také poskytla soubor nástrojů přesného inženýrství, které by mohly být užitečné při vývoji léčby buněčnými náhradami, a to nejen u diabetu 1. typu, ale také u dalších závažných stavů, jako jsou neurodegenerativní onemocnění.

Ve videu Helmholtz Zentrum München shrnuje profesor Semb výzkum a vysvětluje vlivnou roli extracelulární matrice při určování osudu nezralých pankreatických buněk.