Type 1-diabetes: Nærmer sig behandling, der genererer nye insulinceller
Nyere forskning har brudt nye baner i søgen efter en type 1-diabetesbehandling, der genererer insulinfremkaldende celler.
Forskere fra Københavns Universitet i Danmark og Helmholtz Zentrum München i Neuherberg, Tyskland har kortlagt signalerne, der bestemmer skæbnen til stamceller i bugspytkirtlen.
Disse umodne celler kan udvikle sig til enten holmeceller, der fremstiller insulin, eller en anden type celle.
Journalen Natur indeholder et papir om resultaterne.
Denne undersøgelse afslører, at bugspytkirtelstamceller hopper rundt, og at deres umiddelbare miljø eller ekstracellulære matrix spiller en stærk rolle i beslutningen om deres skæbne.
”Vi har nu været i stand til,” siger professor Henrik Semb, seniorforfatter og direktør for Institute of Translational Stem Cell Research i Helmholtz Zentrum München, “at kortlægge signalet, der bestemmer, om celler i bugspytkirtlen vil blive endokrine, såsom insulin- producerer betaceller eller kanalceller. ”
Type 1-diabetes og holmeceller
Insulin er et hormon, der hjælper celler med at absorbere glukose og bruge det til at producere energi.
Diabetes udvikler sig, når kroppens blodsukkerniveau er for højt. Dette kan ske enten fordi der ikke er nok insulin (type 1-diabetes) eller fordi cellerne ikke er i stand til at bruge det ordentligt (type 2-diabetes).
Tal for 2015 fra Centers for Disease Control and Prevention (CDC) antyder, at omkring 30,3 millioner mennesker i USA havde diabetes det år. Cirka 5 procent af dem har type 1-diabetes, der kræver daglig insulinbehandling.
Type 1-diabetes udvikler sig, når immunsystemet ødelægger insulinproducerende celler i bugspytkirtlen.
Disse celler findes i klynger kaldet øer af Langerhans, som indeholder flere typer celler, der fremstiller hormoner. De, der fremstiller insulin, kaldes betaceller.
Den nylige undersøgelse fokuserede på stamceller. Disse umodne celler er "tidlige efterkommere" af stamceller.
Ligesom stamceller kan stamceller blive en eller flere slags celler. I modsætning til stamceller kan de dog ikke fortsætte med at dele og reproducere på ubestemt tid. Også stamceller kan modnes i et mere begrænset udvalg af celletyper end stamceller.
Forfaderceller er 'konstant' på farten
Progenitorceller er svære at studere, fordi de ikke sidder stille. "De bevæger sig konstant inden for bugspytkirtlen, der udvikler sig, hvilket fører til hyppige miljøændringer," bemærker professor Semb.
Han sammenligner cellerne med pinballs, der hopper rundt i en maskine - deres "ultimative score er baseret på summen af pin-møder."
For at undersøge, hvordan hver stamfader reagerede på sit miljø uden indblanding fra andre celler, tog han og hans kolleger forfædre udviklet fra humane stamceller og såede dem ud på glasskærme, der indeholdt mikropatroner af matrixproteiner.
Prof. Semb siger, at forskerne var meget overraskede over, hvad de opdagede.
De fandt ud af, at forskellige interaktioner med komponenter i den ekstracellulære matrix ændrede den "mekaniske krafttilstand inden for stamfaderen."
”Disse kræfter skyldes interaktioner mellem den ekstracellulære matrix, der er uden for cellen, og actin-cytoskelet, som er inden i cellen,” tilføjer han.
Endokrin eller kanalcelle?
Ved hjælp af yderligere eksperimenter fandt holdet, at eksponering for forskellige proteiner i den ekstracellulære matrix styrede forfædrene til deres skæbne på forskellige måder.
Afhængigt af de involverede kræfter blev stamcellerne enten kanalceller eller hormonproducerende (endokrine) holmeceller.
"Eksperimenterne viser, at eksponering for den ekstracellulære matrix laminin instruerer stamcellerne mod en endokrin skæbne ved at reducere mekaniske kræfter i cellerne," forklarer prof. Semb.
”Omvendt, eksponering for fibronectin resulterer i en kanalskæbne på grund af øgede mekaniske kræfter,” tilføjer han.
"Vores opdagelse bryder ny grund, fordi den forklarer, hvordan multipotente stamceller modnes til forskellige celletyper under organdannelse."
Prof. Henrik Semb
Holdets fund skal hjælpe med at informere udviklingen af behandlinger, der fremstiller insulinproducerende celler fra stamceller.
"Vi kan nu erstatte et betydeligt antal af empirisk afledte stoffer, hvis virkningsmåde i den nuværende avancerede differentieringsprotokol er stort set ukendt med små molekylhæmmere, der er målrettet mod specifikke komponenter i den nyligt identificerede mekaniske signalvej," Prof. Semb kommentarer.
Han tilføjer, at undersøgelsen også har leveret et sæt præcisionstekniske værktøjer, der kan være nyttige til udvikling af celleudskiftningsbehandlinger, ikke kun til type 1-diabetes, men også til andre alvorlige tilstande, såsom neurodegenerative sygdomme.
I en video fra Helmholtz Zentrum München opsummerer professor Semb forskningen og forklarer den indflydelsesrige rolle den ekstracellulære matrix har til at bestemme skæbnen for umodne bugspytkirtelceller.
