گامی بزرگ به سوی درمان جایگزینی سلول برای دیابت نوع 1

28 نوامبر 2018 - دانشمندان سیگنال هایی را کشف کرده اند که سرنوشت سلول های نابالغ را در پانکراس تعیین می کنند. این تحقیقات نشان می دهد که این سلولها بسیار متحرک هستند و سرنوشت آنها به شدت تحت تاثیر محیط پیرامونشان قرار دارد. این کشف که در مجله Nature منتشر شده است، ساخت سلول های جزایر پانکراس از سلول های بنیادی را تسهیل می کند. پروفسور Henrik Semb  رهبراین مطالعه که اخیرا به مرکز هلمولتز مونیخ پیوسته است، می گوید: این پیشرفت ممکن است به مبارزه با دیابت نوع 1 کمک کند.

دیابت نوع 1 یک بیماری خودایمنی است که در آن سلولهای بتا(سلولهای تولید کننده انسولین) در پانکراس فرد از بین می روند. رویکردهای فعلی برای درمان های جایگزین با هدف تولید انسولین، تولید سلول های بتای جدید از سلول های بنیادی پلوریپوتنت انسانی است. تاکنون، مهندسی سلول های تمایز یافته ی خاص از سلول های بنیادی پلوریپوتنت یا پرتوان به طور گسترده ای بر اساس تجربیات تحقیقاتی استوار بوده است. پروفسور Semb می گوید: ما اکنون توانسته ایم سیگنالی را کشف کنیم که تعیین می کند سلولهای پروژنیتور پانکراس به سلولهای غدد درون ریز مانند سلول های بتای انسولین ساز و یا به سلول های مجرا تبدیل شوند.

او افزود: سلول ها مشابه به پین بال ها هستند، که نمره نهایی آنها بر اساس مجموع برخورد توپ ها به پینها محاسبه می شود. آنها دائما در داخل پانکراسی که در حال رشد است، حرکت می کنند و منجر به تغییرات زیست محیطی مکرر می شوند. ما نشان دادیم که قرار گرفتن در معرض اجزای خاصی از ماتریس خارج سلولی، سرنوشت نهایی آنها را تعیین می کند.

ماتریس سرنوشت سلولها را تعیین می کند

نیایاخته ها [1]یا سلولهای پروژنیتورمشابه سلول های بنیادی هستند، زیرا آنها می توانند خود را همانندسازی کرده و به سلول های بالغ تمایز یابند. با این حال، ظرفیت همانندسازی آنها به طور کلی در مقایسه با سلول های بنیادی محدود است. رفتار پویای سلول های پروژنیتوردر هنگام تشکیل اندام، مطالعه ی آنها را دشوار می کند. برای غلبه بر این مانع، دانشمند سلولهای پروژنیتورمشتق شده از سلول های بنیادی انسان را روی اسلایدهای شیشه ای با بخش بندی های میکرو که هر بخش با پروتئین های ماتریکس متفاوتی پر شده بود، قرار دادند. با استفاده از این روش، محققان توانستند واکنش هر یک از سلولهای پروژنیتور را به محیط اطرافشان بدون تاثیر سلول های کناری مطالعه کنند. این کار به دانشمندان کمک کرد تا چیزی بسیار شگفت آور را کشف کنند.

پروفسور Semb می گوید: تحقیقات ما نشان داد که تعاملات با اجزای مختلف ماتریس خارج سلولی، وضعیت نیروی مکانیکی را درون سلول پیش ساز یا پروژنیتور تغییر می دهد. این نیروها حاصل اندرکنش یا اثر متقابل بین ماتریس خارج سلولی( که خارج از سلول قرار دارد) با اکتین سیتواسکلتون( که در داخل سلول قرار دارد)، هستند.

سلول های اندوکرین پانکراس شامل تمام سلول های تولید کننده هورمون مانند سلول های بتای تولید کننده انسولین و سلول های آلفای تولید کننده گلوکاگون در جزیره لانگرهانس هستند، در حالی که سلول های مجرا، سلول های اپیتلیالی هستند که کانال های پانکراس را مفروش می کنند. آزمایشات نشان می دهد که قرار گرفتن در معرض لامینین ماتریکس خارج سلولی، از طریق کاهش نیروهای مکانیکی درون سلول ها، سرنوشت سلول های پیش ساز را به تبدیل به سلولهای غدد درون ریز، رقم می زند و بر عکس قرار گرفتن در معرض فیبرونکتین با افزایش نیرویهای مکانیکی، سبب تبدیل سلولهای پیش ساز به سلولهای مجرا می شود.

کشف این مکانیسم ، استفاده از آن را در روشهای درمانی تسهیل کرد

از طریق تجزیه و تحلیل دقیق توسط دو نویسنده ی اول این مقاله دکتر Anant Mamidi وChristy Prawiro ، از بنیاد  DanStem(مرکز بیولوژی سلولهای بنیادی شرکت نوو نوردیسک) جزئیات مولکولی مسیر سیگنالینگ مربوطه کشف گردید و حتی آنها توانستند اتفاقات فیزیولوژیکی مرتبط با این مسیر سیگنالینگ را در طول توسعه ی پانکراس در موجود زنده تایید کنند.

پرفسور Semb می گوید:اکنون ما می توانیم تعداد قابل توجهی از موادی که بطور تجربی استفاده می کردیم، و وضعیت عملکرد آنها در پروتکل های پیشرفته ی فعلی برای تمایز سلولها، ناشناخته بود را با مولکولهای کوچک مهار کننده که اجزای خاصی از این مسیر مکانوسیگنالینگ جدید را هدف قرار می دهند، جایگزین کنیم.

با استفاده از این استراتژی جدید، اکنون می توان سلول های بتا را از سلول های بنیادی پلوریپوتنت با هزینه ی قابل قبول و بمقدار زیاد برای درمان های بعدی در برابر دیابت تولید نمود.Semb می گوید: کشف ما زمینه جدیدی را بوجود آورده است، زیرا توضیح می دهد که چگونه سلول های پیش ساز مولتی پوتنت، به انواع مختلف سلولها در طول تشکیل اندامها تبدیل می شوند. همچنین ابزارهایی برای بازسازی این پروسه ها در آزمایشگاه، در اختیار ما قرار داده است تا بتوانیم بطور دقیق تر سلول هایی که در بیماری های شدید، مانند دیابت نوع 1 و بیماری های نورودژنراتیو، از بین رفته یا تخریب شده اند، مهندسی کرده و از آنها برای درمان های جایگزین سلولی در آینده، استفاده نماییم.

منبع و سایت خبر:

Nature, 2018; DOI: 10.1038/s41586-018-0762-2

www.sciencedaily.com/releases/2018/11/181128141816.htm