Mi az 1. típusú cukorbetegség oka? Miért térképeznek fel a tudósok a kiderülést

Körülbelül 100 trillió sejt található az emberi testben. Egy új mega-tudományi törekvés a 80 vagy több, a 80 ismert szervből származó 200 vagy több fajta katalógusát és képét fogja feltérképezni és azonosítani az ezekben a sejtekben aktív géneket.

Ez az új erőfeszítés a humán genomprojekt sarkára támaszkodik, amely az 1990-es években és a 2000-es évek elején elnyelte a biológiát. Most a tudósok új és izgalmas kihívást hoztak létre: a teljes emberi test sejtes térképének létrehozása, a Humán BioMolekuláris Atlas Program, vagy a HuBMAP. A Floridai Egyetem az öt résztvevő szövetkezelő központ egyikének. Itt az UF Központban a csecsemőmirigy, a nyirokcsomó és a lép - az immunrendszer minden kulcsfontosságú összetevőjét - feltérképezzük.

Tanulmányoztam az 1-es típusú cukorbetegséget, vagy a fiatalkori cukorbetegséget, közel 35 éve, és a többi kollégámmal együtt az UF Diabetes Intézetben, megpróbáltam megtalálni a módszert a betegség megelőzésére és gyógyítására. Ez nemrégiben kihívást jelentett, mert nem tudtuk, hogy mi okozza az 1. típusú cukorbetegséget.

Célunk, hogy szöveti térképező központként azonosítsuk az egyedi sejtek típusait, melyik fehérjét termeljük, és mely géneket kapcsolják be, és egy virtuális háromdimenziós modellt építsenek az egyes szervek számára. Ez a térkép számos betegség, köztük az 1-es típusú cukorbetegség kutatását tájékoztatja.

Miért fontos az 1. típusú cukorbetegség okainak megértése?

Tudjuk, hogy az 1-es típusú cukorbetegség egy úgynevezett „autoimmun rendellenesség”. Az 1. típusú diabetesben a „T-limfociták” néven ismert immunsejtek elpusztítják az inzulin termelődéséért felelős hasnyálmirigy-béta sejteket, amelyek szabályozzák a cukor szintjét a vérünkben.

Alig több mint egy évtizeddel ezelőtt, amit a betegség megakadályozása és gyógyítása okozta, elkezdtem egy kezdeményezést, hogy összegyűjtsem az emberi pancreazsákat az 1. típusú diabéteszes szervek donoraiból és a betegség nélküli betegekből. Az utóbbi csoportot összegyűjtjük, hogy megértsük a „normális” egészséges hasnyálmirigyet. Napjainkban több mint 500 személyből gyűjtöttük össze a hasnyálmirigyet. E világszerte 21 országban mintegy 230 projektre osztottuk el ezeket a szöveteket. Ennek az erőfeszítésnek az eredménye olyan új felfedezésekhez vezetett, amelyek átírták a betegség kialakulásának tudását.

Az 1-es típusú cukorbetegségben diagnosztizált betegek, akiknek az USA-ban évente körülbelül 25 ezer évre esnek, a túléléshez és a hosszú távú orvosi komplikációk, köztük a vakság, a vesebetegség, a zsibbadt lábak, a végtagok kialakulásának nagy kockázata. amputációk és szív- és érrendszeri betegségek. Manapság becslések szerint közel 1,25 millió ember él az Egyesült Államokban ezzel a betegséggel.

Mivel ezek a komplikációk a betegséggel küzdő egyének számára zavaróak, talán még ijesztőbbek azok a sok mindennapi életmód-tényező, amelyeket a betegség ellenőrzése érdekében ellenőrizni vagy elszámolni kell: a szénhidrátok nyomon követése, az edzés becslése, a vércukorszint értékelése és az inzulin beadása a magas és alacsony vércukorszint elkerülése érdekében. Ezek csak néhányat jelentenek a napi betegséggel kapcsolatos kihívások közül.

Emiatt az UF Diabétesz Intézetben végzett kollektív kutatási erőfeszítéseink célja mindig az volt, hogy megértsük, mi okozza ezt a betegséget. Ha tudjuk, hogy megjósolhatnánk, hogy ki veszélyben van, azonosíthatja a betegség előrehaladásának megelőzését, és gyógyító terápiát alakíthat ki.

Miért tanulmányozza ezeket a szerveket?

Az 1-es típusú cukorbetegség több mint 80 ismert autoimmun betegség közül az egyik, amely ismeretlen okokból az immunrendszer önmagához fordul. Az autoimmunitáson túl az immunválaszok az egészség szempontjából is kulcsfontosságú összetevői a rák és a fertőző betegségek elleni küzdelem szempontjából. Tapasztalataink szerint, a hasnyálmirigy és az 1. típusú diabétesz tanulmányozása során nagy lépéseket tettünk az immunitás szerepének megértésében mindegyik beállításban a térképezés során. Ez lehetővé teszi az immunrendszer működésének mély merülését.

Egészséges egyénben a T-sejtek csak akkor válnak aktívvá, ha a fertőzésre vagy a rákos sejtekre reagálnak. Azonban az autoimmun betegségekre hajlamosakban bizonyos T-sejtek hibásan aktiválódhatnak az „ön” fehérjék által, ami az egészséges szövetek elpusztításához vezet.

Más körülmények között - mint a rák vagy a fertőző betegség - az immunrendszer nem nyújt elég erős választ ahhoz, hogy hatékony legyen. Vagy az immunrendszer sejtjei kontrollálhatatlanul proliferálódnak, ami vér és nyirokrákokhoz vezet, mint például a limfóma és a leukémia. Ezért a csecsemőmirigy, a lép és a nyirokcsomó az egészséges emberi immunrendszert tanulók számára érdekes szövetek. A kutatóknak meg kell érteniük az egészséges szervek alapvonalát, hogy felismerjék, mikor kezdik meg a működés meghibásodását és változását, ami autoimmun betegséghez, rákhoz és fertőző betegségekhez vezet. Más módon kifejezve, először meg kell értenünk, hogy mi képezi a normális nyirokrendszert az emberi élettartam alatt.

Miért fontos a normál meghatározás?

Lehet, hogy kíváncsi, hogy pontosan hol kapjuk meg ezeket a normális sejteket. Amint azt az elmúlt 11 év során megtettük, az elhullott szervadományozóktól átültetett osztályú emberi szöveteket fogunk beszerezni szervszervezeteken keresztül, miután egy családtag vagy jogi végrehajtó tájékozott hozzájárulást ad. A gyászolás idején ezek az értékes anatómiai ajándékok, amelyek a lép, a csecsemőmirigy és a nyirokcsomó esetében életmentő transzplantációs eljárásokban nem használhatók, a tudományos vizsgálatok és felfedezések utánozhatatlan erőforrásai.

Ezekben a kezdeti vizsgálatokban csak azokat a szöveteket tekintjük, amelyek „normálisnak” tekinthetők - az ismert vagy megfigyelhető patológiák által nem befolyásolják. A csecsemőktől a 70 éves korig terjedő felnőttekig terjedő szöveteket gyűjtünk. Reméljük, hogy ez betekintést nyújt arra nézve, hogy az életkor hogyan változtatja meg az egyes szervek összes sejtjének típusát és egészségét.

Az UF Diabetes Intézetben multidiszciplináris csapat, beleértve a celluláris és molekuláris biológusokat, a hematopatológusokat, akik klinikai nyirokmintákat, biomedicinákat, immunológusokat és még sokan mások is együttműködnek a HuBMAP programban. Sőt, az UF szöveti térképező központ széles körben együttműködik a csúcsmikroszkópos és adatgyűjtési szakértők globális hálózatával.

Létrehozunk egy képalkotó csővezetéket, amely több tucat fehérje- és RNS-molekulát érzékel, amelyek jellemzik az idegeket, a véredényt, a sztróma néven ismert támogató szövetet és a szövetszeletekből származó immunsejteket, nyolc különböző mikroszkópos formát alkalmazva.

A HuBMAP első két évében tervezzük a lép, a csecsemőmirigy és a nyirokcsomó térképét 11 szervdonorból.

Arra számítunk, hogy a kapott adatok feltárják az új sejttípusokat, molekuláris és celluláris struktúrákat, sejt-sejt kölcsönhatásokat és funkcionális következményeiket az emberi anatómia és fiziológia területén. Ezért várható, hogy a nagy felbontású, háromdimenziós humán bio-molekuláris atlasz program megkönnyíti a felfedezést.

Ahogy eljutottam az 50-es évek végére az életben, a betegség által érintett kollégák, barátok és családtagok száma évente nő. Nemrég is nagyapám lettem. Szeretném azt hinni, hogy azt javasoljuk, hogy drámai hatással lesz az emberi egészségre mind a jelenlegi, mind a jövő nemzedékek számára. Ez egy örökölt ajándék lenne.

Ezt a cikket eredetileg Mark Atkinson The Conversation című kiadványában tették közzé. Olvassa el az eredeti cikket itt.