Diabetes jenis 1: Mendekati rawatan yang menghasilkan sel insulin baru
Penyelidikan baru-baru ini telah membuka jalan baru dalam mencari rawatan diabetes tipe 1 yang menghasilkan sel-sel pembuat insulin.
Para saintis dari University of Copenhagen di Denmark dan Helmholtz Zentrum München di Neuherberg, Jerman telah memetakan isyarat yang menentukan nasib sel-sel progenitor di pankreas.
Sel-sel yang belum matang ini dapat berkembang menjadi sel islet yang membuat insulin atau jenis sel yang lain.
Jurnal Alam semula jadi memaparkan kertas mengenai penemuan.
Penyelidikan ini mendedahkan bahawa sel-sel progenitor pankreas memantul di sekitarnya dan persekitaran mereka yang berdekatan, atau matriks ekstraselular, berperanan kuat dalam menentukan nasib mereka.
"Kami sekarang dapat," kata Prof Henrik Semb, pengarang kanan dan pengarah Institut Penyelidikan Stem Sel Translasional di Helmholtz Zentrum München, "untuk memetakan isyarat yang menentukan sama ada sel-sel progenitor pankreas akan menjadi endokrin, seperti insulin- menghasilkan sel beta, atau sel saluran. "
Sel diabetes dan sel pulau jenis 1
Insulin adalah hormon yang membantu sel menyerap glukosa dan menggunakannya untuk menghasilkan tenaga.
Diabetes berkembang apabila tahap gula darah dalam badan terlalu tinggi. Ini boleh berlaku sama ada kerana tidak ada cukup insulin (diabetes jenis 1) atau kerana sel tidak dapat menggunakannya dengan betul (diabetes jenis 2).
Angka untuk tahun 2015 dari Pusat Pengendalian dan Pencegahan Penyakit (CDC) menunjukkan bahawa sekitar 30.3 juta orang di Amerika Syarikat menderita diabetes pada tahun itu. Kira-kira 5 peratus daripadanya menghidap diabetes jenis 1, memerlukan rawatan insulin setiap hari.
Diabetes jenis 1 berkembang apabila sistem kekebalan tubuh merosakkan sel penghasil insulin di pankreas.
Sel-sel ini terdapat dalam kelompok yang disebut pulau Langerhans, yang mengandungi beberapa jenis sel yang membuat hormon. Mereka yang membuat insulin dipanggil sel beta.
Kajian baru-baru ini menumpukan pada sel-sel progenitor. Sel yang belum matang ini adalah "keturunan awal" sel stem.
Seperti sel stem, sel progenitor boleh menjadi satu atau lebih jenis sel. Namun, tidak seperti sel induk, sel-sel induk tidak dapat terus membelah dan membiak tanpa had. Sel progenitor juga dapat berkembang menjadi jenis sel yang lebih terhad daripada sel stem.
Sel-sel progenitor 'sentiasa' bergerak
Sel progenitor sukar dikaji kerana tidak duduk diam. "Mereka terus bergerak di dalam pankreas yang berkembang, yang menyebabkan perubahan persekitaran yang kerap," kata Prof. Semb.
Dia membandingkan sel dengan bola pin yang memantul di dalam mesin - "skor akhir mereka berdasarkan jumlah pertemuan pin."
Untuk meneliti bagaimana setiap nenek moyang bertindak balas terhadap persekitarannya tanpa gangguan sel-sel lain, dia dan rakan-rakannya mengambil progenitor yang dikembangkan dari sel induk manusia dan memasukkannya ke slaid kaca yang berisi mikropattern protein matriks.
Prof Semb mengatakan bahawa para penyelidik sangat terkejut dengan apa yang mereka dapati.
Mereka mendapati bahawa interaksi yang berbeza dengan komponen dalam matriks ekstraselular mengubah "keadaan daya mekanikal dalam keturunan."
"Kekuatan ini dihasilkan dari interaksi antara matriks ekstraselular, yang berada di luar sel, dan sitoskeleton aktin, yang berada di dalam sel," tambahnya.
Sel endokrin atau saluran?
Dengan bantuan eksperimen lebih lanjut, pasukan mendapati bahawa pendedahan kepada pelbagai protein dalam matriks ekstraselular membimbing progenitor ke nasib mereka dengan cara yang berbeza.
Bergantung pada daya yang terlibat, sel-sel progenitor menjadi sel saluran atau sel islet penghasil hormon (endokrin).
"Eksperimen menunjukkan bahawa pendedahan kepada laminin matriks ekstraselular mengarahkan sel-sel progenitor menuju nasib endokrin dengan mengurangkan daya mekanikal di dalam sel," jelas Prof. Semb.
"Sebaliknya, pendedahan kepada fibronektin mengakibatkan nasib saluran kerana peningkatan daya mekanikal," tambahnya.
"Penemuan kami membuka jalan baru kerana ia menjelaskan bagaimana sel-sel progenitor multipoten matang menjadi jenis sel yang berlainan semasa pembentukan organ."
Prof Henrik Semb
Penemuan pasukan harus membantu memaklumkan perkembangan rawatan yang menjadikan sel penghasil insulin dari sel stem.
"Kita sekarang dapat mengganti sejumlah besar bahan yang berasal dari empirik, yang cara kerjanya dalam protokol pembezaan canggih saat ini sebagian besar tidak diketahui, dengan perencat molekul kecil yang menargetkan komponen tertentu dari jalur pensinyalan mekanik yang baru dikenal pasti," kata Prof. Semb komen.
Dia menambahkan bahawa kajian itu juga telah menyediakan satu set alat kejuruteraan ketepatan yang dapat berguna dalam mengembangkan rawatan penggantian sel, tidak hanya untuk diabetes jenis 1 tetapi juga untuk keadaan parah lainnya, seperti penyakit neurodegeneratif.
Dalam sebuah video dari Helmholtz Zentrum München, Prof Semb merangkum penyelidikan dan menjelaskan peranan berpengaruh dari matriks ekstraselular dalam menentukan nasib sel pankreas yang belum matang.
