Kas ir 1. tipa diabēta cēlonis? Kāpēc zinātnieki plāno šūnas, lai uzzinātu

Ir aptuveni 100 triljoni šūnu, kas veido cilvēka ķermeni. Jauns mega-zinātnes pūliņš izveidos un attēlos katru no 200 vai vairākiem šūnu tipiem no 80 pazīstamajiem orgāniem un identificē šajos šūnās aktīvos gēnus.

Šīs jaunās pūles seko cilvēka genoma projekta papēžiem, kas 1990. gados un 2000.gadu sākumā iekļāva bioloģiju. Tagad zinātnieki ir iecerējuši jaunu un aizraujošu izaicinājumu: izveidot visas cilvēka ķermeņa šūnu karti - projektu, ko sauc par cilvēka bio-molekulāro atlases programmu, vai HuBMAP. Floridas Universitāte ir viens no pieciem audu kartēšanas centriem. Lūk, UF centrā, mēs esam atbildīgi par timusa, limfmezgla un liesas kartēšanu - visas imūnsistēmas galvenās sastāvdaļas.

Esmu gandrīz 35 gadus studējis 1. tipa diabētu vai nepilngadīgo diabētu, un kopā ar citiem kolēģiem UF diabēta institūtā esmu mēģinājis atrast veidu, kā novērst un izārstēt šo slimību. Tas ir bijis izaicinājums līdz šim, jo ​​mēs nezinājām, kas izraisīja 1. tipa diabētu.

Mūsu kā audu kartēšanas centra mērķis ir identificēt unikālos šūnu veidus, kurus proteīnus tie ražo, un kuri gēni ir ieslēgti, un izveidot katra orgāna virtuālo trīsdimensiju modeli. Šī karte sniegs informāciju par daudzu slimību, tostarp 1. tipa diabēta, pētījumiem.

Kāpēc ir svarīgi saprast 1. tipa diabēta cēloņus?

Mēs zinām, ka 1. tipa diabēts ir tā sauktais „autoimūnais traucējums”. 1. tipa cukura diabēta gadījumā domājams, ka imūnsistēmas, kas pazīstamas kā “T limfocīti”, iznīcina aizkuņģa dziedzera beta šūnas, kas ir atbildīgas par insulīna ražošanu, kas regulē cukura līmeni. mūsu asinīs.

Tikai pirms vairāk nekā desmit gadiem, ko neapmierināja nespēja novērst un izārstēt šo slimību, es sāku iniciatīvu savākt cilvēka pankreatus no orgānu donoriem ar 1. tipa cukura diabētu, kā arī tiem, kuriem nav slimības. Pēdējā grupa tika savākta, lai iegūtu izpratni par „normālu” veselīgu aizkuņģa dziedzeri. Līdz šim mēs esam savākuši aizkuņģa dziedzeri no vairāk nekā 500 indivīdiem. Mēs esam izplatījuši šos audus aptuveni 230 projektiem 21 valstī visā pasaulē. Šo pūļu rezultāti ir radījuši jaunus atklājumus, kas pārrakstīja mūsu izpratni par šīs slimības attīstību.

Pacientiem, kam diagnosticēts 1. tipa diabēts, aptuveni 25 000 gadā ASV tikai saskaras ar mūža atkarību no dienas insulīna injekcijām, lai izdzīvotu un tiem ir liels risks saslimt ar ilgstošām medicīniskām komplikācijām, tostarp aklumu, nieru slimību, nejutīgajām kājām, ekstremitātēm. amputācijas un sirds un asinsvadu slimības. Šodien tiek lēsts, ka ar šo traucējumu ASV dzīvo gandrīz 1,25 miljoni cilvēku.

Tā kā šīs komplikācijas ir saistītas ar personām, kurām ir slimība, varbūt pat vairāk biedējošu ir daudz ikdienas dzīvesveida faktoru, kas ir jākontrolē vai jāuzskaita, lai saglabātu slimības pārbaudi: ogļhidrātu uzraudzība, vingrinājumu novērtēšana, cukura līmeņa asinīs novērtēšana un insulīna ievadīšana lai izvairītos no augsta un zema glikozes līmeņa asinīs. Tās ir tikai dažas no ikdienas slimībām, kas saistītas ar slimībām.

Šo iemeslu dēļ mūsu kolektīvo pētījumu mērķis UF Diabēta institūtā vienmēr ir bijis saprast, kas izraisa šo slimību. Zinot, kas ļautu prognozēt, kas ir apdraudēts, identificē veidus, kā novērst slimības progresēšanu, un izstrādāt ārstniecisku terapiju.

Kāpēc mācīties šos orgānus?

1. tipa cukura diabēts ir tikai viens no vairāk nekā 80 zināmiem autoimūnu slimību gadījumiem, kas, nezināmu iemeslu dēļ, imūnsistēma vēršas pret sevi. Papildus autoimunitātei imūnās atbildes ir arī svarīga veselības sastāvdaļa cīņā pret vēzi un infekcijas slimībām. No mūsu pieredzes, pētot aizkuņģa dziedzeri un 1. tipa diabētu, mēs redzam lielus panākumus izpratnē par imunitātes lomu katrā no šiem iestatījumiem, izmantojot kartēšanu. Tas ļaus dziļi nirt, kā darbojas imūnsistēma.

Veseliem indivīdiem T šūnas kļūst aktīvas tikai reaģējot uz infekciju vai vēža šūnām. Bet tajos, kas ir predisponēti uz autoimūnām slimībām, dažas T šūnas var kļūt kļūdaini aktivizētas ar „paša” olbaltumvielām, kā rezultātā tās iznīcina veselus audus.

Citos apstākļos, piemēram, vēzī vai infekcijas slimībā, imūnsistēma nespēj nodrošināt pietiekami spēcīgu reakciju, lai tā būtu efektīva. Vai imūnsistēmas šūnas nekontrolējami vairojas, kā rezultātā rodas asinis un limfas vēzis, piemēram, limfoma un leikēmija. Tas ir iemesls, kāpēc aizkrūts dziedzeris, liesa un limfmezgls ir interesējošie audi tiem, kas mācās veselīgu cilvēka imūnsistēmu. Pētniekiem ir jāsaprot veselīgais sākotnējais stāvoklis visiem šiem orgāniem, lai mēs varētu atpazīt, kad viss sāk darboties nepareizi un mainīties, kā rezultātā rodas autoimūna slimība, vēzis un infekcijas slimības. Citā veidā, mums vispirms ir jāsaprot, kas ir normālā limfātiskā sistēma visā cilvēka dzīves laikā.

Kāpēc ir svarīgi definēt normālu?

Jūs varētu brīnīties, kur tieši mēs saņemam šīs normālās šūnas. Kā mēs esam paveikuši pēdējo 11 gadu laikā, mēs pēc orgānu iepirkuma organizāciju iegūsim no mirušiem orgānu donoriem pārstādītu cilvēka audus pēc tam, kad ģimenes loceklis vai izpildītājs sniegs informētu piekrišanu. Šādus vērtīgos anatomiskos dāvinājumus, kas liesas, aizkrūts dziedzera un limfmezglu gadījumā nav izmantojami dzīvības glābšanas procedūrās, sniedz neiederīgu resursu zinātniskai izpētei un atklāšanai laikā, kad tie ir sāpīgi.

Šajos sākotnējos pētījumos tiks iekļauti tikai tādi audi, kurus uzskata par “normāliem”, kurus neietekmē zināmas vai novērojamas patoloģijas. Mēs apkoposim audus no donoriem, sākot no zīdaiņiem līdz pieaugušajiem līdz 70 gadu vecumam. Mēs ceram, ka tas sniegs ieskatu par to, kā vecums maina visu orgānu šūnu veidus un veselību.

UF Diabēta institūtā HuBMAP programmā sadarbosies daudzdisciplīnu komanda, kas sastāv no šūnu un molekulārajiem biologiem, hematopatologiem, kas studē klīniskos limfātiskos paraugus, biomedicīnas inženierus, imunologus un daudzus citus. Patiešām, UF audu kartēšanas centrs plaši sadarbosies ar pasaules mēroga ekspertu tīklu progresīvas mikroskopijas un datu vākšanas jomā.

Mēs izveidojam attēlveidošanas cauruļvadu, lai atklātu desmitiem proteīnu un RNS molekulu, kas raksturo nervu, asinsvadus, atbalstošo audu, kas pazīstams kā stroma, un imūnās šūnas no audu šķēlītēm, izmantojot astoņas dažādas mikroskopijas formas.

HuBMAP pirmajos divos gados mēs plānojam kartēt liesas, aizkrūts dziedzera un limfmezglu no 11 orgānu donoriem.

Mēs sagaidām, ka iegūtie dati atklās jaunus šūnu veidus, molekulārās un šūnu struktūras, šūnu šūnu mijiedarbību un to funkcionālās sekas cilvēka anatomijā un fizioloģijā. Līdz ar to ir sagaidāms, ka augstas izšķirtspējas, trīsdimensiju cilvēka bioloģiskās molekulārās atlases programma atvieglos atklāšanu.

Kā es hit savu 50 gadu vecumu dzīvē, kolēģu, draugu un ģimenes locekļu skaits, kurus ietekmē slimības, katru gadu palielinās. Es arī nesen kļuvu par vectēvu. Es gribētu domāt, ka tas, ko mēs ierosinām darīt, būtiski ietekmēs cilvēku veselību gan pašreizējām, gan nākamajām paaudzēm. Tā būtu mantojuma dāvana.

Šis raksts sākotnēji tika publicēts Mark Atkinson sarunā The Conversation. Lasiet oriģinālo rakstu šeit.