Шта је узрок дијабетеса типа 1? Зашто научници мапирају ћелије да би сазнали

Постоји око 100 трилиона ћелија које чине људско тело. Нови мега-научни подухват ће каталогизирати и приказати сваки од 200 или више типова станица из 80 познатих органа и идентифицирати гене који су активни у тим станицама.

Овај нови напор слиједи након пројекта људског генома који је захватио биологију током 1990-их и раних 2000-их. Сада су научници замислили нови и узбудљиви изазов: да створе целуларну мапу целог људског тела, пројекат који се зове Хуман БиоМолецулар Атлас Програм или ХуБМАП. Универзитет Флорида је један од пет центара за мапирање ткива. Овде у УФ Центру имамо задатак да мапирамо тимус, лимфни чвор и слезину - све кључне компоненте имуног система.

Проучавам дијабетес типа 1, или јувенилни дијабетес, скоро 35 година, и заједно са мојим колегама на Институту за дијабетес УФ, покушавам да пронађем начин да спречим и излечим болест. То је до недавно био изазов, јер нисмо знали шта је изазвало дијабетес типа 1.

Наш циљ као центра за мапирање ткива је да идентификујемо јединствене типове ћелија, које протеини производе, и који су гени укључени, и изградимо виртуални тродимензионални модел сваког органа. Ова мапа ће дати информације о истраживањима многих болести, укључујући дијабетес типа 1.

Зашто је разумијевање узрока дијабетеса типа 1 важно?

Ми знамо да је дијабетес типа 1 такозвани "аутоимуни поремећај". Код дијабетеса типа 1, имуне ћелије познате као "Т лимфоцити" сматрају да уништавају бета ћелије панкреаса које су одговорне за производњу инсулина, који регулише ниво шећера. у нашој крви.

Пре нешто више од једне деценије, фрустрирана неспособношћу да спречи и излечи болест, покренуо сам иницијативу за прикупљање људских панкреаса од донатора органа са дијабетесом типа 1, као и оних без болести. Ова друга група је сакупљена да би се добило разумевање за “нормалан” здрав панкреас. До данас смо сакупили панкреас од више од 500 јединки. Ова ткива смо поделили на око 230 пројеката у 21 земљи широм света. Резултати ових напора довели су до нових открића која су преписала наше разумијевање како се та болест развија.

Пацијенти са дијагнозом дијабетеса типа 1, око 25.000 годишње само у САД, суочени су са доживотном зависношћу од дневних ињекција инсулина како би преживели и имају висок ризик од развоја дугорочних медицинских компликација, укључујући слепило, болест бубрега, обамрло стопало, уд ампутације и кардиоваскуларне болести. Данас се процењује да скоро 1,25 милиона људи у САД живи са овим поремећајем.

Као што су ове компликације узнемирујуће за појединце са болешћу, можда су још више обесхрабрујући многи фактори свакодневног начина живота који морају бити контролисани или узети у обзир да би се болест могла контролисати: праћење угљених хидрата, процена вежбања, процена нивоа шећера у крви и примена инсулина да би се избегли високи и ниски нивои глукозе у крви. Оне представљају само неке од свакодневних изазова повезаних са болешћу.

Из ових разлога, циљ наших заједничких истраживачких напора у Институту за дијабетес УФ-а је увијек био разумјети што узрокује ову болест. Знајући то би нам омогућило да предвидимо ко је у опасности, да утврдимо начине да спречимо прогресију болести и да развијемо терапијску терапију.

Зашто учити ове органе?

Дијабетес типа 1 је само један од више од 80 познатих аутоимуних болести које се из непознатих разлога окрећу против себе. Осим аутоимунитета, имуни одговори су такође кључни састојак здравља у смислу борбе против рака и заразних болести. Из нашег искуства, проучавајући панкреас и дијабетес типа 1, видимо велике кораке у разумијевању улоге имунитета у свакој од ових поставки кроз мапирање. То ће омогућити дубоко зароњавање функционисања имуног система.

Код здравих појединаца, Т ћелије постају активне само када реагују на инфекцију или ћелије рака. Међутим, код оних који су склони аутоимуним болестима, одређене Т ћелије могу постати погрешно активиране од стране "сопствених" протеина, доводећи их до уништавања здравог ткива.

У другим околностима - као што је рак или инфективна болест - имунолошки систем не успева да пружи довољно снажан одговор да би био ефикасан. Или се ћелије имуног система неконтролисано размножавају, што доводи до рака крви и лимфата као што су лимфом и леукемија. Због тога су тимус, слезина и лимфни чвор ткива од интереса за оне који проучавају здрави људски имуни систем. Истраживачи морају да схвате здраву основу за све ове органе, тако да можемо препознати када ствари почињу да кваре и мењају се, што доводи до аутоимуних болести, рака и заразних болести. Изражено на други начин, прво морамо разумети шта чини нормалан лимфни систем током читавог људског живота.

Зашто је дефинисање нормалног важног?

Можда се питате где тачно имамо те нормалне ћелије. Као што смо урадили у протеклих 11 година, ми ћемо добити људска ткива трансплантиране класе од преминулих донора органа преко организација за набавку органа, након што члан породице или правни извршилац пружи информисани пристанак. С обзиром на време жаловања, ови драгоцени анатомски поклони, који у случају слезине, тимуса и лимфних чворова нису употребљиви за трансплантационе процедуре за спасавање живота, пружају непоновљив ресурс за научна истраживања и открића.

Само ткива која се сматрају “нормалним” - без утицаја познатих или видљивих патологија - биће укључена у ове почетне студије. Ми ћемо прикупљати ткива од донатора у распону од дојенчади до одраслих до 70 година. Надамо се да ће ово пружити увид у то како старост мијења типове и здравље свих станица у сваком органу.

У УФ Институту за дијабетес мултидисциплинарни тим који укључује ћелијске и молекуларне биологе, хематопатологе који проучавају клиничке лимфне узорке, биомедицинске инжењере, имунологе и многе друге ће сарађивати у ХуБМАП програму. Штавише, УФ центар за мапирање ткива ће интензивно сарађивати са глобалном мрежом стручњака за најмодернију микроскопију и прикупљање података.

Успостављамо цевовод за детекцију десетина молекула протеина и РНК који карактеришу живац, крвни суд, потпорно ткиво познато као строма, и имунске ћелије из кришке ткива, користећи осам различитих облика микроскопије.

У оквиру првих две године ХуБМАП-а планирамо да мапирамо слезину, тимус и лимфни чвор од 11 донора органа.

Очекујемо да ће добијени подаци открити нове типове ћелија, молекуларне и ћелијске структуре, интеракције ћелијских ћелија и њихове функционалне импликације у анатомији и физиологији човека. Стога се очекује да ће тродимензионални програм хуманог молекуларног атласа високе резолуције олакшати откривање.

Као што сам погодио своје касне 50-те у животу, број колега, пријатеља и чланова породице који су под утицајем болести сваке године се повећава. Недавно сам постао и деда. Желео бих да мислим да оно што ми предлажемо да урадимо имаће драматичан утицај на људско здравље и за садашње и за будуће генерације. То би био поклон за наслеђе.

Овај чланак је првобитно објављен на конверзацији Марка Аткинсона. Прочитајте оригинални чланак овде.