Human insulin-udskillende beta-celler under mikroskopet. (Millman Laboratory) En ny teknik til at omvende mennesker stamceller ind i insulinproducerende celler, kunne have et stort løfte for fremtidige diabetiske behandlinger, hvis resultater set i et eksperiment med mus med succes kan replikeres i mennesker.
I en undersøgelse fandt forskerne ud af en ny måde at lokke på menneskelige pluripotente stamceller (hPSC'er) ind i bugspytkirtlens betaceller, der producerer insulin. Når disse insulinproducerende celler blev transplanteret til mus induceret til at have en akut form af diabetes , deres tilstand blev hurtigt helbredt.
'Disse mus havde meget alvorlig diabetes med blodsukkermålinger på mere end 500 milligram pr. deciliter blod - niveauer, der kunne være dødelige for en person,' forklarer biomedicinsk ingeniør Jeffrey R. Millman fra Washington University.
'Da vi gav musene de insulinudskillende celler, var deres blodsukkerniveauer i løbet af to uger vendt tilbage til det normale og holdt sig sådan i mange måneder.'
Pluripotente stamceller er i det væsentlige tomme, udifferentierede celler med evnen til at vokse ind i andre slags celler, der findes overalt i kroppen. Udnyttelse af dette potentiale i diabetisk sammenhæng betyder, at forskere kan udtænke måder at gøre det påtweaking stamceller til at blive de insulinproducerende cellersom diabetikere mangler, hvilket hjælper dem med at kontrollere højt blodsukker og forblive sunde.
Det har videnskabsmænd væretundersøgt, hvordan man gør dette i årevis, rapporterer en rækketrinvise succeser i dyremodellersom vores forståelse af processerne bag stamcelle manipulation stiger.
Millmans laboratorium har også været travlt. I 2016 , udtænkte de en måde at producere insulin-udskillende celler - afledt af patienter med type 1-diabetes - som fungerede som reaktion på glukose. Et par år senere lærte de hvordan man øge niveauet af insulinsekretion i stamcelle-afledte pancreas beta-celler.
I det nye arbejde har de tacklet en anden udfordring: at reducere mængden af 'off target'-celler, der produceres i disse processer, når tomme celler differentierer til andre slags utilsigtede celler.
'Et almindeligt problem, når du forsøger at omdanne en menneskelig stamcelle til en insulinproducerende betacelle - eller en neuron eller en hjertecelle - er, at du også producerer andre celler, som du ikke ønsker,' siger Millman .
'I tilfælde af betaceller kan vi få andre typer bugspytkirtelceller eller leverceller.'
Disse 'off target'-celler er ikke skadelige, men de er heller ikke funktionelle til formål som glukosekontrol, hvilket begrænser den afhjælpende virkning af stamcellebehandlinger, da du arbejder med mindre terapeutisk relevante celler, forklarer forskerne.
En ny teknik ser dog nu ud til, at den kan holde celledifferentiering på målet. I den nye undersøgelse fandt holdet, at transkriptionsfaktorer, der driver stamceller i retning af at blive til bugspytkirtelceller, er forbundet med cellens tilstand. cytoskelet , en støttestruktur inde i celler, der fungerer som en slags skelet, der består af mikrofilamenter af forskellige proteinfibre.
Et af disse proteiner kaldes actin, som spiller en vigtig rolle i cellulær funktion , og, viser det sig, også celledifferentiering.
'Vi fandt ud af, at manipulation af celle-biomateriale-interaktioner og tilstanden af actin-cytoskelettet ændrede tidspunktet for ekspression af endokrin transkriptionsfaktor og evnen hos pancreas-progenitorer til at differentiere til stamcelle-afledte beta-celler,' forfatterne. forklare i deres papir .
Med andre ord kan vi mere effektivt sikre produktionen af insulinproducerende celler ved at kontrollere actincytoskelettet, og evnen til det lover godt for fremtiden for stamcellebehandlinger, hvis holdets musemodel er noget at gå efter.
'Vi var i stand til at lave flere betaceller, og disse celler fungerede bedre i musene, hvoraf nogle forblev helbredt i mere end et år,' Millman forklarer ; kontroldyr, som ikke fik celletransplantationerne, endte med at dø, sådan var sværhedsgraden af deres inducerede diabetes.
Det er ikke alt. De samme cytoskeletale manipulationer viste også potentiale til bedre at kontrollere differentieringen af andre slags celler, herunder lever-, spiserørs-, mave- og tarmceller, siger forskerne. Hvis det er tilfældet, kan teknikken forbedre stamcellebehandlinger for andre former for patologier, ikke kun diabetes.
Vi kan selvfølgelig ikke komme os selv i forkøbet endnu, da den nye metode indtil videre kun er testet på dyr; som forskerne understreger, er vi langt fra at kunne helbrede mennesker med denne form for eksperimentel behandling.
Når det er sagt, er resultaterne bestemt lovende og kan pege på en fremtid, hvor vi kan gøre præcis det.
'Vores undersøgelse som helhed understreger, at cytoskeletdynamik arbejder synergistisk med opløselige biokemiske faktorer for at regulere endodermal celleskæbne, hvilket åbner nye muligheder for at forbedre differentieringsresultater,' konkluderer forfatterne .
Resultaterne er rapporteret i Natur bioteknologi .