Ľudské beta bunky vylučujúce inzulín pod mikroskopom. (Millmanovo laboratórium) Nová technika premeny človeka kmeňových buniek do buniek produkujúcich inzulín by mohli byť veľkým prísľubom pre budúcu liečbu diabetu, ak sa výsledky pozorované v experimente s myšami podarí úspešne replikovať u ľudí.
V štúdii výskumníci prišli na nový spôsob prehovárania ľudské pluripotentné kmeňové bunky (hPSC) do pankreatických beta buniek, ktoré produkujú inzulín. Keď boli tieto bunky produkujúce inzulín transplantované myšiam, vyvolali akútnu formu cukrovka sa ich stav rýchlo vyliečil.
'Tieto myši mali veľmi ťažkú cukrovku s hodnotami cukru v krvi viac ako 500 miligramov na deciliter krvi - hladiny, ktoré môžu byť pre človeka smrteľné,' vysvetľuje biomedicínsky inžinier Jeffrey R. Millman z Washingtonskej univerzity.
'Keď sme myšiam dali bunky vylučujúce inzulín, do dvoch týždňov sa ich hladina glukózy v krvi vrátila na normálnu úroveň a zostala taká po mnoho mesiacov.'
Pluripotentné kmeňové bunky sú v podstate prázdne, nediferencované bunky so schopnosťou rásť do iných druhov buniek, ktoré existujú v celom tele. Využitie tohto potenciálu v kontexte diabetikov znamená, že výskumníci by mohli vymyslieť spôsobyladením kmeňových buniek, aby sa z nich stali bunky produkujúce inzulínktorý diabetikom chýba, pomáha im kontrolovať vysokú hladinu cukru v krvi a zostať zdravými.
Vedci boliroky skúmame, ako to urobiť, hlási množstvopostupné úspechy na zvieracích modelochako naše chápanie procesov za nimi kmeňová bunka zvyšuje sa manipulácia.
Millmanovo laboratórium bolo tiež zaneprázdnené. V roku 2016 , vymysleli spôsob, ako produkovať bunky vylučujúce inzulín – odvodené od pacientov s diabetom 1. typu – ktoré fungujú ako odpoveď na glukózu. O pár rokov neskôr sa to naučili zvýšiť hladinu sekrécie inzulínu v beta bunkách pankreasu odvodených z kmeňových buniek.
V novej práci riešili ďalšiu výzvu: zníženie množstva „mimo cieľových“ buniek produkovaných v týchto procesoch, keď sa prázdne bunky diferencujú na iné druhy neúmyselných buniek.
„Bežným problémom, keď sa pokúšate premeniť ľudskú kmeňovú bunku na beta bunku produkujúcu inzulín – alebo neurón alebo srdcovú bunku – je, že produkujete aj iné bunky, ktoré nechcete,“ Millman hovorí .
'V prípade beta buniek môžeme získať iné typy buniek pankreasu alebo pečeňových buniek.'
Tieto „mimo cieľové“ bunky nie sú škodlivé, ale tiež nie sú funkčné na účely, ako je kontrola glukózy, čo obmedzuje nápravný vplyv liečby kmeňovými bunkami, keďže pracujete s menej terapeuticky relevantnými bunkami, vysvetľujú výskumníci.
Nová technika však teraz vyzerá, že dokáže udržať diferenciáciu buniek na cieli. V novej štúdii tím zistil, že transkripčné faktory, ktoré vedú kmeňové bunky k tomu, aby sa z nich stali bunky pankreasu, sú spojené so stavom buniek. cytoskelet , podporná štruktúra vo vnútri buniek, ktorá funguje ako akási kostra, tvorená mikrofilamentami rôznych proteínových vlákien.
Jeden z týchto proteínov sa nazýva aktín, ktorý hrá an dôležitú úlohu v bunkovej funkcii a ukázalo sa, že aj diferenciácia buniek.
'Zistili sme, že manipulácia interakcií bunka-biomateriál a stav aktínového cytoskeletu zmenil načasovanie expresie endokrinného transkripčného faktora a schopnosť progenitorov pankreasu diferencovať sa na beta bunky odvodené z kmeňových buniek,' autori. vysvetliť vo svojich novinách .
Inými slovami, môžeme efektívnejšie zabezpečiť produkciu buniek produkujúcich inzulín riadením aktínového cytoskeletu a schopnosť robiť to je dobrým znamením pre budúcnosť liečby kmeňovými bunkami, ak je myšací model tímu niečo.
'Dokázali sme vytvoriť viac beta buniek a tieto bunky fungovali lepšie u myší, z ktorých niektoré zostali vyliečené viac ako rok,' Millman vysvetľuje ; kontrolné zvieratá, ktorým neboli podané bunkové transplantáty, nakoniec zomreli, taká bola závažnosť ich vyvolaného diabetu.
To nie je všetko. Rovnaké manipulácie s cytoskeletom tiež ukázali potenciál na lepšiu kontrolu diferenciácie iných druhov buniek, vrátane buniek pečene, pažeráka, žalúdka a čriev, hovoria vedci. Ak áno, táto technika môže zlepšiť liečbu kmeňovými bunkami pre iné druhy patológií, nielen pre diabetes.
Samozrejme, zatiaľ nemôžeme predbiehať, keďže nová metóda bola zatiaľ testovaná len na zvieratách; ako zdôrazňujú výskumníci, sme ďaleko od toho, aby sme dokázali liečiť ľudí týmto druhom experimentálnej liečby.
To znamená, že výsledky sú určite sľubné a mohli by ukázať cestu do budúcnosti, v ktorej dokážeme presne to.
'Naša štúdia ako celok zdôrazňuje, že dynamika cytoskeletu funguje synergicky s rozpustnými biochemickými faktormi na reguláciu osudu endodermálnych buniek, čím sa otvárajú nové príležitosti na zlepšenie výsledkov diferenciácie,' uzatvárajú autori .
Zistenia sú uvedené v Prírodná biotechnológia .