Адаптивная способность наших клеток намного сильнее, чем мы думали

В новом исследовании ученые обнаружили, что адаптивная способность клеток организма намного сильнее, чем предполагалось ранее.

В учебниках по биологии написано, что взрослые типы клеток остаются неизменными в идентичности, которую они приобрели после дифференцировки. 

Функции клеток поджелудочной железы человека

Поджелудочная железа человека содержит несколько типов эндокринных клеток (α, β, δ, ε и ϒ), которые вырабатывают различные гормоны, отвечающие за регулирование уровня сахара в крови. Данные клетки образуют небольшие скопления, называемые островками поджелудочной железы, или островками Лангерганса. Диабет возникает, когда в отсутствие функциональных β-клеток уровень сахара в крови больше не контролируется. 

Материалы и методы обследования

Чтобы выяснить, обладают ли человеческие клетки такой способностью к адаптации, ученые использовали островки Лангерганса как от доноров, страдающих диабетом, так и от не страдающих диабетом. Сначала они отсортировали различные типы клеток, чтобы изучить 2 из них, в частности: α-клетки (продуценты глюкагона) и ϒ-клетки (полипептидные клетки поджелудочной железы). 

«Мы разделили клетки на 2 группы: одну, где мы ввели только флуоресцентный индикатор клеток, а другую, где, кроме того мы добавили гены, которые продуцируют факторы транскрипции инсулина, специфичные для β-клеток», — объясняет автор исследования Педро Эррера (Pedro Herrera). 

Затем исследователи воссоздали «псевдо-островки», используя только один тип клеток за один раз, чтобы точно изучить их поведение. 

Результаты научной работы

Исследователи из Университета Женевы(UNIGE), Швейцария, побуждая не продуцирующие инсулин клетки поджелудочной железы человека модифицировать свою функцию для устойчивого производства инсулина, впервые показывают, что адаптивная способность клеток организма намного больше, чем мы думали. Более того, эта пластичность не является исключительной для клеток поджелудочной железы человека. Новое исследование по клеточной биологии опубликовано в научном журнале Nature.

Педро Эррера с соавторами уже продемонстрировал на мышах, что поджелудочная железа способна регенерировать новые инсулиновые клетки посредством спонтанного механизма изменения идентичности других клеток поджелудочной железы. Но как насчет человека? Более того, возможна ли искусственная стимуляция этого преобразования?

«Чтобы клетки начали вырабатывать инсулин, нам пришлось искусственно стимулировать экспрессию одного или двух ключевых генов β-клеток», — говорит Кеничиро Фуруяма (Kenichiro Furuyama), соавтор исследования. 

Через неделю после начала эксперимента 30% α-клеток продуцировали и секретировали инсулин в ответ на глюкозу. ϒ-клетки также были модифицированы. На втором этапе исследователи пересадили эти монотипические псевдо-островки модифицированных человеческих α-клеток лабораторным мышам с диабетом. 

«Человеческие клетки оказались очень эффективными. Мыши выздоровели!», — восклицает Педро Эррера. «И, как и ожидалось, когда эти человеческие клеточные трансплантаты были удалены, мыши снова заболели диабетом. Мы получили те же результаты с клетками как от доноров с диабетом, так и без него, показывая, что эта пластичность не повреждается болезнью. Кроме того, это работает в долгосрочной перспективе: через 6 месяцев после трансплантации модифицированные псевдо-островки продолжали секретировать человеческий инсулин в ответ на высокое содержание глюкозы».

Клетки, которые более устойчивы при аутоиммунном диабете

Детальный анализ клеток, вырабатывающих глюкагон, которые стали продуцентами инсулина, показывает, что они сохраняют идентичность клеток, близкую к идентичности α-клеток. Аутоиммунный диабет, или диабет 1 типа, характеризуется разрушением β-клеток иммунной системой пациентов. Затем исследователи задались вопросом, будут ли эти модифицированные α-клетки также подвергаться аутоиммунитету, поскольку они остаются отличными от β-клеток. Чтобы проверить их устойчивость, они совместно культивировали их с Т-клетками пациентов с диабетом 1 типа.

«Мы обнаружили, что модифицированные α-клетки вызывают более слабый иммунный ответ и, следовательно, могут с меньшей вероятностью разрушаться, чем нативные β-клетки».

В настоящее время трансплантация поджелудочной железы выполняется в случаях чрезвычайно тяжелого диабета путем пересадки всей поджелудочной железы или, предпочтительно, только островков поджелудочной железы, что является гораздо менее инвазивным подходом. Эта техника очень эффективна, но имеет свои пределы: как и любая пересадка, она идет рука об руку с иммуносупрессивным лечением. Несмотря на это, трансплантированные клетки исчезают через несколько лет. 

«Идея использования внутренних регенеративных способностей человеческого организма имеет здесь смысл», — подчеркивает Педро Эррера. 

«Тем не менее, остается много препятствий, прежде чем можно будет предложить лечение в результате нашего открытия. Мы действительно должны найти способ — фармакологический или с помощью генной терапии — стимулировать это изменение идентичности в клетках, затронутых в поджелудочной железе пациента, но не вызывая неблагоприятных воздействий на другие типы клеток», — добавляет Педро Эррера. 

Авторы другого исследования утверждают, что старые клетки восстанавливают повреждения в мозге пациентов с рассеянным склерозом.

Сделать «Medical Insider» основным источником новостей в Яндексе


 

Рейтинг
( 2 оценки, среднее 5 из 5 )
Хусаинов Руслан Халилович / автор статьи
Должность - Координатор проекта. E-mail для связи - [email protected] Врач - ультразвуковой диагностики, детский травматолог-ортопед г. Санкт-Петербург.
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: