Пробив на диабета: Инсулин-продуциращи клетки, образувани с маларийни лекарства

Диабетът в момента засяга 29 милиона американци. В продължение на десетилетия изследователите се опитват да заменят инсулиновите клетки на панкреаса, които са унищожени от болестта. Намерените изследвания може да са открили начин за генетично трансформиране на алфа клетките в бета-клетки, произвеждащи инсулин.

Диабетът се нарежда на седмата водеща причина за смъртта в Съединените щати, според Центровете за контрол и превенция на заболяванията (CDC).

Докладът на CDC установява, че 29 милиона американци живеят понастоящем с болестта, а други 86 милиона имат преддиабет.

Диабетът тип 1 се характеризира с неспособността на панкреаса да произвежда инсулин. По-конкретно, собствената имунна система на организма спира да разпознава бета клетките, които обикновено отговарят за производството на инсулин. Вместо това тя атакува и ги унищожава.

Без инсулин – което обикновено "каже" на организма да започне да намалява нивата на глюкозата – кръвната захар не може да влезе в клетките, където обикновено се трансформира в енергия. В резултат на това глюкозата се забива в кръвта, което води до диабет.

В продължение на десетилетия учените се опитват да намерят начин да заменят тези бета клетки – понякога се наричат ​​клетки на островчета, защото се намират в ендокринната област на панкреаса, известен като островите на Лангерханс.

Изследователите са се опитали да заменят унищожените бета клетки с нови, като използват стволови клетки и възрастни клетки. Въпреки че резултатите изглеждаха окуражаващи, те все още не успяха.

Сега, изследователи от Изследователския център за молекулярна медицина в Австрия, изглежда, че са открили липсващата връзка, давайки надежда за лечение на диабет тип 1.

Ролята на алфа и бета клетките

Екип от изследователи – ръководен от Стефан Кубицек, ръководител на групата в CeMM – изследва ролята на редица одобрени лекарства за трансформация на алфа и бета-клетки. Техните констатации са публикувани в списанието

В допълнение към бета-клетките алфа-клетките и три други типа клетки образуват островите на Лангерхан в панкреаса, където те са отговорни за регулирането на нивата на кръвната захар.

Докато бета клетките помагат за намаляване на кръвната захар, алфа клетките правят обратното, като продуцират глюкагон. Въпреки това, алфа клетките са гъвкави: те могат да се трансформират в бета клетки.

В случаите на изчерпване на изчерпване на бета-клетките, алфа-клетките се превръщат в бета-клетки, произвеждащи инсулин, с помощта на епигенетичен регулатор, известен като Arx.

Ендокринните клетки се нуждаят от регулаторни органи, за да запазят своята самоличност. Например, последните проучвания показват, че след като ендокринните клетки са диференцирани, за да могат бета-клетките да запазят своята идентичност, алфа-епигенетичният регулатор Arx трябва да бъде активно репресиран.

"Аркс регулира много гени, които са от решаващо значение за функционалността на алфа клетка", казва Кубичек. "Предишната работа на нашия сътрудник, екипът на Патрик Коломбат показа, че генетичното нокаут на Аркс води до трансформация на алфа клетките в бета клетки."

Така че на този етап изследователите знаели, че се нуждаят от Аркс да трансформира клетките, но не знаеха дали има други фактори в човешкия организъм, които са повлияли на процеса.

За да разследва това, Кубицек и екипът проектират алфа и бета-клетъчни линии и ги изолират от околната среда. Те анализираха клетките и демонстрираха, че лишаването на Arx е достатъчно, за да даде на клетката своята бета идентичност и не са необходими други фактори от човешкото тяло.

Лекарството на маларията превръща алфа клетките в клетки, произвеждащи инсулин

Сега учените са успели да тестват ефектите на широка гама одобрени лекарства върху култивирани алфа клетки, като използват специално проектиран, напълно автоматизиран тест.

Изследователите установяват, че артезинини – група от лекарства, които обикновено се използват за лечение на малария – имат същия ефект като загуба в Arx.

С други думи, артемизинините трансформират клетките на панкреаса алфа в функционални бета-подобни клетки, произвеждащи инсулин.

"С нашето изследване можем да покажем, че артемизинините променят епигенетичната програма на алфа клетките, продуциращи глюкагон, и предизвикват дълбоки промени в тяхната биохимична функция", обяснява Кубичек.

Начинът, по който това се случва, е чрез активирането на GABA рецепторите.

Ефектът на GABA при гризачи и хора

GABA е основен невротрансмитер, продуциран от острови бета клетки. Той действа като предавател в островните клетки, където регулира секрецията и функцията на островчето.

Artemisinins преобразуват алфа клетките чрез свързване с протеин, наречен gephyrin. Този протеин активира GABA рецепторите, които са като централни превключватели на клетъчното сигнализиране. В края на по-дългата верига от биохимични реакции GABA задейства производството на инсулин.

Изследването на Kubicek потвърждава предишни проучвания на мишки, които показаха GABA, за да подпомогнат трансформирането на алфа клетките в бета клетки. Едно от тези изследвания е водено от Патрик Коломбат и е публикувано в същия брой на.

Благоприятните ефекти на артемизинините са показани не само при експерименти с изолирани клетъчни линии, но и при моделирани организми. Кубицек и екипът показаха, че лекарството за малария увеличава бета-клетъчната маса и подобрява хомеостазата при зебрафи, мишки и плъхове.

Много е вероятно същия ефект да се случи и при хората, казват авторите, защото молекулярните цели за артемизинините в рибите, гризачите и хората са много сходни.

"Очевидно е, че дългосрочният ефект на artemisinins трябва да бъде тестван.Особено регенеративния капацитет на човешките алфа клетки все още не е известен.Освен това, новите бета клетки трябва да бъдат защитени от имунната система.Но ние сме уверени, че откриването на artemisinins и техният начин на действие може да формира основата за напълно нова терапия на диабет тип 1. "

Д-р Стефан Кубицек

Прочетете как диабетът и затлъстяването могат да бъдат предотвратени с нов протеин.