Направи дарение на училище!

Електронно-микроскопска снимка на панкреатични клетки в острови на Лангерханс. Credit: CNRI/SPL

Инсулинът е хормон, който се произвежда от бета-клетките на панкреаса и е необходим за усвояването на глюкоза от клетките на тъканите. Разрушаването на бета-клетките води до липса на инсулин и се развива заболяването диабет тип 1. Резултатите от проучване, публикувано в сп. Nature на 13 февруари, показват, че друг вид клетки на панкреаса – алфа-клетките, могат да бъдат генетично модифицирани, за да заместят липсващите инсулин-произвеждащи бета-клетки и да контролират нивото на глюкоза в кръвта.

Засега новият метод е тестван с модифицирани човешки алфа-клетки, имплантирани в лабораторни мишки с индуциран диабет тип 1, като се наблюдавало подобряване на състоянието на животните. Получените резултати дават надежди, че хибридните клетки могат да се използват за лечението на диабет и при хора.

След хранене нивото на глюкоза в кръвта се повишава, което дава сигнал на бета-клетките на панкреаса да отделят инсулин. Този хормон стимулира клетките на тялото да поемат глюкозата. При хора, страдащи от диабет, този процес е нарушен. Повишеното ниво на глюкоза в кръвта води до увреждане на клетките на тялото и развитието на редица заболявания.

Диабет тип 1 е заболяване с автоимунен характер, защото имунната система на човека разрушава бета-клетките. Диабет тип 2 се развива, когато бета-клетките не произвеждат достатъчно количество инсулин, или когато хормонът не може да се свърже със съответстващите му рецептори, разположени по клетките – развива се инсулинова резистентност.

Разбери повече за БГ Наука:

***

Алфа- и бета-клетките на панкреаса са организирани в структури, наречени Лангерхансови острови. В предишни проучвания с лабораторни мишки е установено, че функцията на разрушените бета-клетки може да се поеме от алфа-клетките, които са се специализирали в секрецията на хормона глюкагон. Резултатите са показали, че два протеина – Pdx1 и Maf1, регулиращи генната експресия, са отговорни за отделянето на инсулин от алфа-клетките при мишки. Въпросът, който проф. Педро Херера (Pedro Herrera) към Университета в Женева, Швейцария, си задава, е дали ще се получи същият ефект и при хора, ако се повиши нивото на тези два протеина в човешки алфа-клетки.

Научният екип на проф. Херера изолира човешки панкреатични клетки и ги разделя на подвидове. Следващата стъпка е включването на гените, носещи информацията за синтез на Pdx1 и MafA, в генома на алфа-клетките. „Получихме хибридни панкреатични клетки“, казва проф. Херера. След култивиране на хибридните алфа-клетки е било установено, че почти 40% от тях секретират инсулин. Не се наблюдавало произвеждане на инсулин при контролните алфа-клетки, които не са били генетично променени. При модифицираните алфа-клетки е установена и повишена експресия на гени, които по правило се активират само в бета-клетките.

Следващата стъпка е имплантиране на модифицираните човешки алфа-клетки в лабораторни мишки с индуциран диабет тип 1 и разрушени бета-клетки, вследствие от заболяването.

Резултатите показали нормализиране в нивата на глюкоза в кръвта. При премахване на клетъчните присадки, се наблюдавало обратно повишаване в нивото на глюкозата.

Научният екип на проф. Херера се надява да открие лекарство, което успешно да променя алфа-клетките или друг тип клетки на панкреаса в инсулин-секретиращи клетки. „Това откритие би подобрило значително качеството на живот на хора, страдащи от диабет“, казва проф. Херера.

Въпреки обещаващите резултати, учените признават, че е твърде рано новият подход да се приложи в клиничната практика за лечение на диабет. Следващата стъпка в проучванията е изследване в детайли какво точно се случва с алфа-клетките, когато бъдат изменени към бета-клетки.

Изследванията на други научни групи са насочени към създаване на бета-клетки, произлизащи от стволови клетки. Но проблемът на този метод идва от автоимунния характер на диабет тип 1 – имплантираните бета-клетки ще бъдат премахнати от имунната система на човека. Проф. Херера представя доказателства, че е малко вероятно модифицираните алфа-клетки да бъдат атакувани от имунната система. Това е едно от предимствата на новия метод, спрямо използването на стволови клетки.

„Според мен новата технология има огромен потенциал“, казва Терънс Херберт (Terence Herbert), биолог към Университета на Линкълн (University of Lincoln), Великобритания. „Но трябва да се преодолеят някои затруднения преди да се приложи в клиничната практика. Необходимо е модифицираните алфа-клетки да се проверят за разпознаване от антитела, които се срещат при диабетно болни, и могат да задействат автоимунна реакция”, добавя Херберт.

„Това е просто удивително!“, казва Инес Себола (Inеs Cebola), биолог към Имперския колеж Лондон (Imperial College London), която е впечатлена от откритието, че клетки на панкреаса, различни от бета-клетките, могат да бъдат накарани да произвеждат инсулин. На същото мнение е и Диего Балбоа Алонсо (Diego Balboa Alonso) към Центъра за геномна регулация (Centre for Genomic Regulation), Барселона: „Последните изследвания показват, че ендокринната система на човешкия панкреас се отличава с много по-голяма пластичност, отколкото се предполагаше. Херера и научният му екип са направили елегантни проучвания в подкрепа на тази идея“.

Превод: Гинка Николова

Източник: nature.com/articles/d41586-019-00578-z

Публикация: Furuyama, K. et al. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-019-0942-8 (2019)

Вземете (Доживотен) абонамент и Подарете един на училище по избор!