Przełom w zakresie terapii zastępczej w cukrzycy typu 1
Cukrzyca typu 1 jest przewlekłą chorobą, w której trzustka wytwarza niewiele lub nie wytwarza wcale insuliny w wyniku działania układu odpornościowego na komórki trzustki. Celem ostatnich badań było opracowanie terapii zastępczych, które produkują komórki beta wytwarzające insulinę, z ludzkich komórek macierzystych.
Podczas ostatnich badań przeprowadzonych w Helmholtz Zentrum naukowcy odkryli sygnały determinujące przeznaczenie i rolę komórek macierzystych w trzustce. To badanie wykazało, że komórki te są bardzo mobilne i modyfikowane przez otaczające je środowisko.
Prof. Henrik Semb, dyrektor Instytutu badań translacyjnych komórek macierzystych w Helmholtz Zentrum, poinformował w komunikacie prasowym: "Teraz udało nam się zidentyfikować i zmapować sygnał, który określa, czy komórki prekursorowe trzustki staną się hormonalne, tak jak produkujące insulinę komórki beta lub komórki przewodu trzustki".
Ta metoda umożliwiła nowe odkrycie, ponieważ wykazała, że interakcje z różnymi macierzami pozakomórkowymi zmieniają stan siły mechanicznej w komórkach prekurosrowych. Siły te powstają w wyniku interakcji z macierzą pozakomórkową, czyli na poziomie zewnętrznym oraz cytoszkieletu aktyny, który znajduje się wewnątrz komórki.
"Eksperymenty pokazują, że ekspozycja na lamininę, jako rodzaj macierzy zewnątrzkomórkowej, determinuje komórki prekursorowe w kierunku wydzielania hormonalnego poprzez zmniejszenie sił mechanicznych w komórkach. Odwrotnie, ekspozycja na fibronektyny powoduje, że komórki prekursorowe przybierają formę komórek przewodu trzustkowego, ze względu na zwiększone siły mechaniczne", stwierdza Semb.
W trzustce komórki hormonalne są zawsze komórkami wytwarzającymi hormony, na przykład komórkami beta produkującymi insulinę czy, znajdującymi się w wysepce Langerhansa, komórkami alfa wytwarzającymi glukagon. Z kolei komórki niszowe to komórki nabłonkowe, które wyściełają przewody trzustkowe.
Los komórek macierzystych określony przez środowiskową matrycę
W sposób podobny do komórek macierzystych, komórki prekursorowe mogą odnawiać się i różnicować i stawać się dojrzałymi typami komórek. Odnawianie komórek prekursorowych jest nieco ograniczone w porównaniu z komórkami macierzystymi, dodatkowo ich funkcjonowanie w procesie budowy organów ciała również utrudnia ich badanie. W celu przezwyciężenia tej trudności badacze umieścili komórki prekursorowe pochodzące z ludzkich komórek macierzystych na różnych szkiełkach z różnymi białkami macierzy zgodnie z wcześniej określonymi wzorami. Ta metoda pozwoliła badaczom zbadać, w jaki sposób każde z nich zareagowały na otaczające środowisko, bez interakcji z innymi otaczającymi komórkami.
Badanie daje podstawę pod nowe terapie w kierunku terapii cukrzycy typu 1 i chorób neurodegeneracyjnych.
"Nasze odkrycie otwiera nowe możliwości, ponieważ wyjaśnia, w jaki sposób multipotentne komórki prekursorowe rozwijają się w różnych typach komórek podczas tworzenia narządów" - mówi Semb. "Daje nam także narzędzia do odtworzenia tych procesów w laboratorium, aby dokładniej zaprojektować komórki, które są utracone lub uszkodzone w ciężkich chorobach, takich jak cukrzyca typu 1 i choroby neurodegeneracyjne, w celu zastosowania w przyszłości w terapiach zastępujących komórki". Oznacza to, że wytwarzające insulinę komórki beta można teraz będzie efektywnie wytwarzać z ludzkich pluripotencjalnych komórek macierzystych celem leczenia cukrzycy w bliskiej przyszłości.Bibliografia
- Mamidi, A et al. 2018. Mechanosignalling via integrins directs fate decisions of pancreatic progenitors. [Online]. [3 January 2019]. Available from: https://www.nature.com/articles/s41586-018-0762-2
- Eurekalert. 2018. Next step towards replacement therapy in type 1 diabetes. [Online]. [3 January 2019]. Available from: https://www.eurekalert.org/pub_releases/2018-11/hzm–nst112718.php
