Ostatnie postępy w badaniach medycznych przybliżają nas do świata, w którym zarządzanie cukrzycą typu 1 nie wymaga ciągłego monitorowania cukru we krwi ani regularnych zastrzyków insuliny. Naukowcy badają innowacyjne terapie komórkowe, które mają na celu przywrócenie zdolności organizmu do naturalnego wytwarzania insuliny. Te najnowocześniejsze podejścia obejmują generowanie komórek produkujących insulinę z komórek macierzystych, oferując nową nadzieję milionom osób żyjących z tym przewlekłym stanem. Podróż w kierunku tych przełomów jest pełna fascynujących odkryć i obiecującego potencjału, co oznacza znaczący krok naprzód w walce z cukrzycą typu 1.

Badania, prowadzone przez profesora Rasoula Salehi, wraz z Saharem Sepyani, dr Sedigheh Momenzadeh i dr Rezą Nedaeinia z Uniwersytetu Isfahan, oraz dr Saied Safabakhsh z Micronesian Institute for Disease Prevention and Research, zostały opublikowane w dzienniku SLAS Discovery.

Cukrzyca typu 1 charakteryzuje się autoimmunologicznym zniszczeniem komórek β trzustki, co prowadzi do przewlekłego wysokiego poziomu cukru we krwi i ciężkich powikłań, jeśli nie są skutecznie zarządzane. Tradycyjne leczenie obraca się wokół egzogennego podawania insuliny, metody pełnej wyzwań związanych z utrzymaniem stabilnego poziomu glukozy. Poszukiwanie endogennej produkcji insuliny przez zastąpienie komórek produkujących insulinę od dawna jest świętym Graalem, ale niedobór odpowiednich dawców utrudniał jej powszechne zastosowanie.

Ostatnie postępy w badaniach komórek macierzystych otworzyły nowe możliwości generowania komórek produkujących insulinę (IPC). Naukowcy opracowali protokoły do ​​uzyskania IPC z różnych typów komórek macierzystych, w tym ludzkich pluripotencjalnych komórek macierzystych (HPSC), takich jak embrionalne komórki macierzyste (ES) i indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste (IPSC). Profesor Salehi podkreślił: „Wykorzystanie czynników transkrypcyjnych specyficznych dla komórek β wyróżnia się jako bezpośrednia strategia generowania IPC, oferując prostą i wydajną metodę wytwarzania tych krytycznych komórek”.

Badania zagłębiły się w mechanizmy molekularne leżące u podstaw różnicowania komórek β, podkreślając kluczową rolę czynników transkrypcyjnych. Czynniki te regulują rozwój komórek trzustki od progenitorów do w pełni funkcjonalnych komórek β zdolnych do produkcji insuliny. Na przykład czynniki transkrypcyjne PDX1, NKX6.1 i NGN3 mają kluczowe znaczenie w prowadzeniu komórek macierzystych poprzez złożony proces stania się komórek produkujących insulinę. Jak zauważył profesor Salehi: „Zrozumienie funkcji i wzajemnego oddziaływania tych czynników transkrypcyjnych jest kluczem do rozwoju technik generowania IPC”.

Jednym znaczącym wyzwaniem było odtwarzalność protokołów generowania IPC. Zmienność wydajności różnicowania dla różnych linii komórek macierzystych podkreśla potrzebę rafinowanych i spójnych metod. Innowacyjne podejście naukowców obejmowało bezpośrednią manipulację czynnikami transkrypcyjnymi komórek β, co spowodowało wyższą wydajność i krótsze skale czasowe do produkcji IPC. Ta metoda omija pracochłonne wcześniej zastosowane wieloetapowe procesy, co oznacza znaczną poprawę w tej dziedzinie.

Oprócz tradycyjnych systemów hodowli 2D, badania badały również techniki hodowli 3D, takie jak organy i sferoidy, które dokładniej naśladują naturalne środowisko komórkowe trzustki. Te modele 3D wykazały lepsze dojrzewanie i funkcjonalność IPC, oferując obiecującą platformę do przyszłych zastosowań terapeutycznych. Innym przełomowym aspektem tych badań jest zastosowanie przeprogramowania komórek, w którym komórki inne niż β są przekształcane w komórki produkujące insulinę poprzez wprowadzenie określonych czynników transkrypcyjnych. Ta technika okazała się obiecująca w różnych typach komórek, w tym w trzustkowych komórkach acinarowych i komórkach wątroby. Profesor Salehi wyjaśnił: „Transydrocentantiation wykorzystuje nieodłączną plastyczność komórek, kierując je w kierunku losu komórek β poprzez aktywację kluczowych genów zaangażowanych w produkcję insuliny”.

Zakapulowanie komórek β w celu ochrony ich przed odrzuceniem immunologicznym przy jednoczesnym umożliwieniu wymiany składników odżywczych i tlenu jest kolejną innowacyjną strategią podkreśloną w badaniach. Opracowano różne materiały i urządzenia w celu stworzenia środowiska wspierającego dla przeszczepionych komórek, zwiększając ich żywotność i funkcjonalność. Jak stwierdził profesor Salehi, „Technologia kapsułkowania jest kluczowa dla długoterminowego sukcesu terapii komórkowych, zapewniając barierę ochronną, która zapewnia przeżycie i skuteczność wszczepionych komórek”.

Praca zespołu badawczego stanowi znaczący krok naprzód w walce z cukrzycą typu 1. Ich odkrycia nie tylko zwiększają nasze zrozumienie rozwoju komórek β, ale także torują drogę do bardziej skutecznych i skalowalnych terapii komórkowych. Kolejna faza tych badań koncentruje się na optymalizacji tych technik i przeprowadzaniu badań klinicznych w celu oceny ich skuteczności u pacjentów.

Jak stwierdził profesor Salehi: „Ostatecznym celem jest osiągnięcie niezawodnego i zrównoważonego źródła komórek produkujących insulinę, które mogą przywrócić endogenną produkcję insuliny u pacjentów z cukrzycą typu 1, oferując im lepszą jakość życia i zmniejszenie ich zależności od egzogennej insuliny”.

Referencje dziennika

Sahar Sepyani, Sedigheh Momenzadeh, Saied Safabakhsh, Reza Nedaeinia, Rasoul Salehi, „Podejścia terapeutyczne dla cukrzycy typu 1: obiecujące podejścia oparte na komórkach do osiągnięcia ostatecznego sukcesu”, SLAS Discovery, 2024. DOI: https://doi.org/10.1016/j.slasd.2023.11.002

O autorze