Diabetes doorbraak: insuline producerende cellen gevormd met malaria drugs


Diabetes doorbraak: insuline producerende cellen gevormd met malaria drugs

Diabetes beïnvloedt momenteel 29 miljoen Amerikanen. Al decennia hebben onderzoekers geprobeerd de insuline cellen van de alvleesklier te vervangen die door de ziekte worden vernietigd. Baanbrekend onderzoek kan een manier hebben gevonden om genetische cellen om te zetten in insuline-producerende bètacellen.

Onderzoekers hebben mogelijk een manier gevonden om beta-cellen te vervangen die gewoonlijk verloren zijn in type 1 diabetes.

Diabetes staat als de zevende voornaamste oorzaak van de dood in de Verenigde Staten, volgens de Centers for Disease Control and Prevention (CDC).

De CDC rapporteert dat 29 miljoen Amerikanen momenteel met de ziekte leven, en nog eens 86 miljoen hebben prediabetes.

Type 1 diabetes wordt gekenmerkt door het onvermogen van de alvleesklier om insuline te produceren. Meer specifiek, het lichaam's eigen immuunsysteem stopt met het herkennen van de bètacellen die normaal gesproken verantwoordelijk zijn voor het produceren van insuline. In plaats daarvan aanvalt en vernietigt ze ze.

Zonder insuline - die normaal gesproken het lichaam verteld om de glucosegehalten te verminderen - kan de bloedsuiker niet in de cellen komen, waar het normaal in energie wordt omgezet. Als gevolg daarvan wordt glucose vast in de bloedbaan, wat leidt tot diabetes.

Gedurende decennia hebben wetenschappers geprobeerd een manier te vinden om deze bètacellen te vervangen - soms aangeduid als eilandcellen, omdat ze zich bevinden in een endocriene gebied van de pancreas, bekend als de eilandjes van Langerhans.

Onderzoekers hebben geprobeerd om vernietigde bètacellen te vervangen door nieuwe stamcellen en volwassen cellen. Hoewel de resultaten bemoedigend hebben gekeken, moeten ze nog niet slagen.

Nu lijken onderzoekers van het CeMM Research Center for Molecular Medicine in Oostenrijk de ontbrekende link te vinden, die hoop geven op een behandeling voor type 1 diabetes.

De rol van alfa- en bètacellen

Een team van onderzoekers - onder leiding van Stefan Kubicek, groepslid bij CeMM - onderzocht de rol van een verscheidenheid aan goedgekeurde geneesmiddelen op de alfa- en bètaceltransformatie. Hun bevindingen werden gepubliceerd in het tijdschrift Cel.

Naast bètacellen vormen alfacellen en drie andere soorten cellen de holen van Langerhans in de alvleesklier, waar ze verantwoordelijk zijn voor het reguleren van de bloedsuikerspiegel.

Artemisinin kan alvleesklier in de alvleesklier omzetten in functionele bèta-achtige cellen door middel van verhoogde GABA-signalering.

Beeldkrediet: Cell Press / Stefan Kubicek, CeMM

Terwijl bètacellen een vermindering van de bloedsuikerspiegel vertonen, doen alfa-cellen het tegenovergestelde door glucagon te produceren. Alfacellen zijn echter flexibel: ze kunnen omzetten in bètacellen.

In gevallen van extreme bètaceluitputting, zijn alfa-cellen aangetoond dat ze in bètacellen met insuline worden omgezet, met behulp van een epigenetische regulator, bekend als Arx.

Endocriene cellen hebben regelgevers nodig om hun identiteit te behouden. Zo hebben recente studies aangetoond dat na de endocriene cellen gedifferentieerd zijn, om de bètacellen hun identiteit te behouden, moet de alfa-cel-epigenetische regulator Arx actief onderdrukt worden.

"Arx reguleert veel genen die van cruciaal belang zijn voor de functionaliteit van een alfa cel," zegt Kubicek. "Voorafgaand werk van onze medewerker, Patrick Collombat's team toonde aan dat een genetische knock-out van Arx leidt tot een transformatie van alfa-cellen in bètacellen."

Op dit punt wisten onderzoekers dat ze Arx nodig hadden om de cellen te transformeren, maar ze wisten niet of er andere factoren in het menselijk organisme waren die het proces beïnvloedden.

Om dit te onderzoeken, ontwerpen Kubicek en team alfa- en beta-cellijnen en isoleren ze van hun omgeving. Ze hebben de cellen geanalyseerd en aangetoond dat een deprivatie van Arx genoeg is om een ​​cel de bètaidentiteit te geven, en dat er geen andere factoren van het menselijk lichaam nodig zijn.

Malaria drug verandert alfa cellen in insuline producerende cellen

Nu, wetenschappers waren in staat om de effecten van een breed scala aan goedgekeurde geneesmiddelen op gekweekte alpha cellen te testen met behulp van een speciaal ontworpen, volledig geautomatiseerde test.

Onderzoekers constateerden dat artemisininen - een groep drugs die vaak gebruikt werden om malaria te behandelen - hetzelfde effect hadden als een verlies in Arx.

Met andere woorden, artemisininen transformeerde alvleesklier in alvleesklier in functionele, insuline-producerende bèta-achtige cellen.

"Met onze studie kunnen we aantonen dat artemisininen het epigenetische programma van glucagon-producerende alfa-cellen veranderen en diepgaande veranderingen van hun biochemische functie induceren," legt Kubicek uit.

De manier waarop dit gebeurt is door de activatie van GABA receptoren.

Het effect van GABA op knaagdieren en mensen

GABA is een belangrijke neurotransmitter die wordt geproduceerd door eiland-beta cellen. Het werkt als zender binnen de eilandcellen, waar het de afscheiding en functie van het eiland regelt.

Artemisininen herformuleren alfacellen door binding aan een eiwit genaamd gephyrin. Dit eiwit activeert de GABA receptoren, die zijn als centrale schakelaars van de cellulaire signalering. Aan het eind van een langere keten van biochemische reacties, stimuleert GABA de productie van insuline.

Kubicek's studie bevestigt vorige muizenstudies die GABA hebben laten zien om alfa-cellen in bètacellen te transformeren. Een van deze studies wordt geleid door Patrick Collombat en wordt gepubliceerd in hetzelfde nummer van Cel .

De gunstige effecten van artemisininen werden niet alleen getoond in geïsoleerde cellijn experimenten, maar ook in model organismen. Kubicek en team toonden aan dat het malariamiddel verhoogde bètacelmassa en verbeterde homeostase bij zebravis, muizen en ratten.

Het is zeer waarschijnlijk dat hetzelfde effect bij mensen zal gebeuren, zeggen de auteurs, omdat de moleculaire doelstellingen voor artemisininen bij vis, knaagdieren en mensen zeer vergelijkbaar zijn.

Uiteraard moet het langetermijn effect van artemisinins worden getest. Vooral de regeneratieve capaciteit van menselijke alfacellen is nog onbekend. Bovendien moeten de nieuwe bètacellen beschermd zijn tegen het immuunsysteem. Maar we zijn ervan overtuigd dat de ontdekking van artemisininen en hun werking kan de basis vormen voor een volledig nieuwe therapie van type 1 diabetes."

Dr. Stefan Kubicek

Lees over hoe diabetes en obesitas kan voorkomen worden met een nieuw eiwit.

A Stem Cell Story (Video Medische En Professionele 2019).

Sectie Kwesties Op De Geneeskunde: Ziekte