Care este cauza diabetului de tip 1? De ce oamenii de știință mapă celulele pentru a afla

Există aproximativ 100 de miliarde de celule care alcătuiesc corpul uman. Un nou efort de mega-știință va cataloga și imaginea fiecăruia dintre cele 200 sau mai multe tipuri de celule din cele 80 de organe cunoscute și va identifica genele care sunt active în aceste celule.

Acest nou efort se desfasoara pe urmele Proiectului Genomului Uman care a cuprins biologia in anii 1990 si inceputul anilor 2000. Acum oamenii de stiinta au conceput o provocare noua si interesanta: sa creeze o harta celulara a intregului corp uman, un proiect numit Programul Omului BioMolecular Atlas, sau HuBMAP. Universitatea din Florida este una dintre cele cinci centre de cartografiere a țesuturilor participante. Aici, la Centrul UF, avem sarcina de a cartografia timusul, ganglionii limfatici și splina - toate componentele cheie ale sistemului imunitar.

Am studiat diabetul zaharat de tip 1 sau diabetul juvenil de aproape 35 de ani și alături de ceilalți colegi de la Institutul Diabetului UF, am încercat să găsesc o modalitate de prevenire și vindecare a bolii. Aceasta a fost o provocare până de curând, pentru că nu știam ce a provocat diabetul de tip 1.

Scopul nostru ca centru de cartografiere a țesuturilor este acela de a identifica tipurile unice de celule, proteinele pe care le produc și de ce genuri sunt activate, și de a construi un model virtual tridimensional al fiecărui organ. Această hartă va informa cercetările privind numeroase boli, inclusiv diabetul de tip 1.

De ce este importantă înțelegerea cauzelor diabetului de tip 1?

Știm că diabetul de tip 1 este o așa numită "tulburare autoimună". În diabetul de tip 1, se consideră că celulele imune cunoscute sub denumirea de "limfocite T" distrug celulele beta pancreatice care sunt responsabile pentru producerea de insulină, care reglează nivelul zahărului în sângele nostru.

Cu puțin peste un deceniu în urmă, frustrat de incapacitatea de a preveni și de a vindeca boala, am început o inițiativă de colectare a pancreasului uman de la donatorii de organe cu diabet zaharat de tip 1, precum și cei fără boală. Ultimul grup a fost colectat pentru a oferi o înțelegere a unui pancreas normal "normal". Pana in prezent, am colectat pancreasul de la mai mult de 500 de indivizi. Am distribuit aceste țesuturi la aproximativ 230 de proiecte din 21 de țări din întreaga lume. Rezultatele acestui efort au condus la noi descoperiri care ne-au rescris înțelegerea modului în care se dezvoltă această boală.

Pacienții diagnosticați cu diabet zaharat de tip 1, în jur de 25 000 pe an în SUA, se confruntă cu o dependență pe toată durata vieții de injecțiile cu insulină zilnică pentru a supraviețui și au un risc ridicat de a dezvolta complicații medicale pe termen lung, inclusiv orbire, boală renală, amputații și boli cardiovasculare. Astăzi, se estimează că aproape 1,25 milioane de persoane din SUA trăiesc cu această tulburare.

Deoarece aceste complicații sunt provocate persoanelor care suferă de această boală, este posibil chiar și mai dificilă numeroșii factori de viață de zi cu zi care trebuie controlați sau monitorizați pentru a controla carbohidrații, evaluarea exercițiilor fizice, evaluarea nivelului zahărului din sânge și administrarea de insulină pentru a evita atât nivelurile ridicate, cât și cele scăzute ale glicemiei. Acestea reprezintă doar câteva dintre provocările asociate bolii zilnice.

Din aceste motive, scopul eforturilor noastre colective de cercetare de la Institutul de Diabet UF a fost întotdeauna să înțelegem ce cauzează această boală. Știind că ne-ar permite să anticipăm cine este în pericol, să identificăm modalități de prevenire a progresiei bolii și să dezvoltăm o terapie curativă.

De ce studiați aceste organe?

Diabetul zaharat de tip 1 este una dintre cele peste 80 de boli autoimune cunoscute care, din motive necunoscute, se confruntă cu sistemul imunitar. Dincolo de autoimunitate, răspunsurile imune sunt, de asemenea, un element cheie pentru sănătate în ceea ce privește lupta împotriva cancerului și bolilor infecțioase. Din experiența noastră, studiind pancreasul și diabetul de tip 1, vedem pași importanți în înțelegerea rolului imunității în fiecare dintre aceste setări prin cartografiere. Aceasta va permite o scufundare profunda a modului in care functioneaza sistemul imunitar.

La un individ sănătos, celulele T devin active numai atunci când răspund la infecții sau celule canceroase. Dar la cei predispuși la boala autoimună, anumite celule T pot deveni eronate activate de proteinele "de sine", determinându-le să distrugă țesutul sănătos.

În alte circumstanțe - cum ar fi cancerul sau bolile infecțioase - sistemul imunitar nu reușește să ofere un răspuns robust suficient pentru a fi eficient. Sau celulele sistemului imunitar proliferă necontrolat, ducând la cancere sanguine și limfatice cum ar fi limfomul și leucemia. Acesta este motivul pentru care timusul, splina și ganglionii limfatici sunt țesuturi de interes pentru cei care studiază sistemul imunitar uman sanatos. Cercetătorii trebuie să înțeleagă linia de bază sănătoasă pentru toate aceste organe, astfel încât să putem recunoaște când lucrurile încep să disfuncționeze și să se schimbe, ducând la boli autoimune, cancer și boli infecțioase. Exprimat într-un alt mod, trebuie mai întâi să înțelegem ce reprezintă sistemul limfatic normal pe toată durata vieții umane.

De ce este definirea normală importantă?

S-ar putea să te întrebi exact unde primim aceste celule normale. După cum am făcut în ultimii 11 ani, vom obține țesuturi umane cu grad de transplantare de la donatori de organe decedați prin intermediul organizațiilor de achiziții publice, după ce un membru al familiei sau un executor legal furnizează consimțământul în cunoștință de cauză. Având în vedere faptul că, într-o perioadă de durere, aceste daruri anatomice prețioase, care în cazul splinei, timusului și ganglionilor limfatici nu sunt utilizabile pentru procedurile de transplant de viață, oferă o resursă inimitabilă cercetării și descoperirii științifice.

Doar țesuturile considerate "normale" - neafectate de patologii cunoscute sau observabile - vor fi incluse în aceste studii inițiale. Vom colecta țesuturi de la donatori, de la sugari la adulți până la 70 de ani. Sperăm că acest lucru va oferi perspective asupra modului în care vârsta modifică tipurile și sănătatea tuturor celulelor din fiecare organ.

La Institutul de Diabet UF, o echipă multidisciplinară, inclusiv biologi celulari și moleculari, hematopatologi care studiază mostre clinice limfatice, ingineri biomedicali, imunologi și mulți alții vor colabora pentru programul HuBMAP. Într-adevăr, centrul de cartografiere a țesuturilor UF va colabora pe scară largă cu o rețea globală de experți în domeniul microscopiei și a colectării de date.

Suntem stabiliți o conductă de imagistică pentru a detecta zeci de molecule de proteine ​​și ARN care caracterizează nervul, vasul de sânge, țesutul de susținere cunoscut sub numele de stroma și celulele imune din felii de țesut, folosind opt forme diferite de microscopie.

În primii doi ani ai HuBMAP, intenționăm să cartografim splinei, timusul și ganglionul limfatic de la 11 donatori de organe.

Ne așteptăm ca datele rezultate să dezvăluie noi tipuri de celule, structuri moleculare și celulare, interacțiuni celulă-celulă și implicațiile lor funcționale în anatomia și fiziologia umană. Prin urmare, este de așteptat ca programul de Atlas BioMolecular uman de înaltă rezoluție, tridimensional, să faciliteze descoperirea.

Pe măsură ce mi-am lovit vârsta de 50 de ani în viață, numărul de colegi, prieteni și membri ai familiei care sunt afectați de boală crește anual. De asemenea, recent am devenit bunic. Aș dori să cred că ceea ce propunem noi va avea un impact dramatic asupra sănătății umane atât pentru generațiile actuale, cât și pentru cele viitoare. Acesta ar fi un dar moștenitor.

Acest articol a fost publicat inițial în The Conversation de Mark Atkinson. Citiți articolul original aici.