درک نوع نادر دیابت، اطلاعات بیشتری در مورد مکانیسم های تولید انسولین ارائه می دهد

9نوامبر 2020 - در تلاش دانشمندان برای حل معمای ژنتیکی اینکه چرا نوزادان بلافاصله پس از تولد به یک نوع نادر از دیابت مبتلا می شوند، یک مسیر بیولوژیکی جدید کشف گردید که برای تولید انسولین اساسی است و می تواند تحقیقات در مورد روش های جدید درمان دیابت را تقویت کند.

این مطالعه با استفاده از توالی یابی ژنوم نشان داد که گروهی از نوزادان با ویژگی های بالینی مشترک، که بلافاصله پس از تولد به دیابت مبتلا شده اند، همه دارای تغییرات ژنتیکی در ژنYIPF5 ، هستند. این تحقیق با ترکیب تحقیقات سلولهای بنیادی و ابزار ویرایش ژنیCRISPR نشان داد که این ژن برای عملکرد سلولهای تولید کننده انسولین ضروری است.

این تیم به سرپرستی محققان دانشگاه Exeter، دانشگاه Libre de Bruxelles و دانشگاه هلسینکی با همکاری سایر محققان بین المللی نشان دادند که چگونه این تغییرات ژنتیکی منجر به استرس در سلول ها شده و به مرگ سلول منجر می شود. این مطالعه برای اولین بار نشان می دهد که عملکرد ژن YIPF5 برای سلولهای عصبی و سلولهای بتا( انسولین ساز) ضروری است، اما به نظر می رسد برای عملکرد سلولهای دیگر چندان ضروری نباشد.

این نتایج به درک اینکه کدام یک از مراحل سلولی برای تولید انسولین، و عملکرد سلولهای تولید کننده انسولین در لوزالمعده مهم است، کمک می کند. این بینش می تواند به محققان کمک کند تا روش های درمانی بهتری را برای درمان بیماران مبتلا به انواع دیابت، که 460 میلیون نفر را در سراسر جهان شامل می شود، ابداع کنند.

دکتر الیسا د فرانکو، یکی از نویسندگان اصلی این مطالعه، از دانشگاه Exeter، گفت: این مطالعه اهمیت کشف ژن را برای درک بیشتر ما از مکانیسم های اساسی زیست شناسی برجسته می کند. در این مورد، تحقیقات ما به شناسایی یک ژن ضروری برای سلولهای انسولین ساز و سلولهای عصبی کمک کرد و یک مسیر بیولوژیکی که قبلاً از آن بی اطلاع بودیم و برای سلولهای تولید کننده انسولین بسیار اساسی است را برای ما آشکار کرد. این اطلاعات پتانسیل گشودن راه های جدید تحقیقاتی و در نهایت درک بهتر چگونگی ایجاد انواع دیگر دیابت را دارد.

برخی از نوزادان قبل از شش ماهگی به دیابت مبتلا می شوند. در بیش از 85 درصد موارد، این امر به دلیل اشتباه املایی در DNA آنها است (که اغلب جهش ژنتیکی نامیده می شود). برخی از این کودکان همچنین دارای مشکلات سلامتی دیگری هستند که می تواند مغز آنها را درگیر کند.

برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد اینکه کدامیک از ژنهای موجود درDNA برای سلولهای سازنده انسولین مهم هستند، محققان دانشگاه Exeter، ژنتیک تقریبا 190 بیمار از سراسر جهان را که بلافاصله پس از تولد به دیابت مبتلا شده بودند، بررسی کردند. آنها با استفاده از آخرین فن آوری های ژنتیکی دریافتند که شش نوزاد با ویژگی های بالینی بسیار مشابه، از جمله صرع و سر بسیار کوچک - معروف به میکروسفالی- دارای جهش های ژنتیکی در ژنYIPF5 ، هستند.

سپس محققان دانشگاهLibre de Bruxelles ، و دانشگاه هلسینکی از تکنیک های پیشرفته برای بررسی سلولهای تولید کننده انسولین و سلولهای بنیادی استفاده کردند تا از نحوه ی کار ژنYIPF5 در سلولهای تولید کننده انسولین اطلاعاتی را بدست آورند. نتایج آنها نشان داد که در صورت عدم وجود YIPF5 یا تغییر ژنتیکی در بیماران، سلولهای تولید کننده انسولین نمی توانند انسولین را مانند معمول تولید کنند. در تلاش برای مقابله با این سوء عملکرد، سلول ها مکانیسم های استرس را در خود فعال می کنند، که در نهایت منجر به مرگ سلول می شود.

پروفسور Miriam Cnop، یکی از نویسندگان ارشد این مطالعه، از دانشگاهLibre de Bruxelles ، گفت: امکان تولید سلول های تولید کننده انسولین از سلول های بنیادی، این امکان را به ما داده است تا بتوانیم روند اشتباهی را که در سلولهای بتای بیماران مبتلا به این فرم نادر و همچنین انواع دیگر دیابت رخ می دهد، بررسی کنیم. این مدل از بیماری در یک ظرف آزمایشگاه، برای مطالعه ی مکانیسم های بیماری و درمان های آزمایشی خارق العاده است.

پروفسور Timo Otonkoski، یکی از نویسندگان ارشد این مقاله از دانشگاه هلسینکی، افزود: با استفاده از" قیچی ژنی CRISPR" نوعی فن آوری ویرایش DNA که اخیرا جایزه نوبل را دریافت کرده است، می توانیم جهش بیمار را در سلول های بنیادی اصلاح کنیم تا کاملا تأثیر این جهش را درک کنیم. ترکیبی از ویرایش ژنی با سلولهای بنیادی، ابزارهای قدرتمند جدیدی را برای مطالعه مکانیسم بیماری ها فراهم می کند.

پروفسور Andrew Hattersley، یکی از نویسندگان ارشد این مطالعه، از دانشگاه Exeter، گفت: ما از بیماران، خانواده های آنها و پزشکانشان بسیار ممنونیم که در این مطالعه شرکت کردند. بدون آنها، ما نمی توانستیم به نتیجه برسیم. این آرزوی ماست که تحقیقات بیشتر به نفع بیماران باشد تا تشخیص و درمان دیابت آنها را تسهیل کند.

آنا موریس، دستیار مدیر تحقیقات استراتژی و مشارکت ها در انجمن دیابت انگلیس، گفت: این یافته ها اطلاعات جدید مهمی در مورد چگونگی تولید انسولین توسط سلولهای بتا در بدن و اشتباهی که در هنگام این روند اتفاق می افتد، ارائه داده است. کسب اطلاعات بیشتر در مورد چگونگی بروز اشکال نادر دیابت ما را به کشف راه های جدید برای درمان و پیشگیری از انواع دیگر این بیماری نزدیکتر می کند. این بخش اصلی استراتژی جدید انجمن دیابت انگلیس است، و ما افتخار می کنیم که بودجه تحقیقات حیاتی دکتر د فرانکو را تأمین کرده ایم.

این مطالعه توسط Wellcome Trustو Diabetes UK پشتیبانی گردید. این مقاله با عنوان "جهشهای YIPF5 از طریق استرس شبکه آندوپلاسمی 1 ، باعث دیابت نوزادی و میکروسفالی می شود" در Journal of Clinical Investigation منتشر شده است.

منبع:

https://medicalxpress.com/news/2020-11-rare-diabetes-insights-mechanisms-insulin.html