Диабет 1 типа с точки зрения бета-клеток
Конфокальная микрофотография иммунофлуоресцентного окрашивания плюрипотентных стволовых клеток человека, дифференцированных бета-подобные клетки в трехмерной культуре органоидов с помощью антитела против C-пептида (красный) и антитела против PDX1 (зеленый). DAPI использовали для окрашивания ядер. Предоставлено: Ма Хайтинга/Институт Уайтхеда.

Диабет 1 типа — это аутоиммунное заболевание, которое возникает, когда Т-клетки иммунной системы атакуют собственные продуцирующие инсулин клетки организма, называемые бета-клетками, в поджелудочной железе. Обычно диабет 1 типа диагностируется у детей и молодых людей, на его долю приходится около пяти процентов всех случаев диабета.

Биологию, лежащую в основе диабета 1 типа, сложно изучить по ряду причин. Во-первых, к тому времени, когда у человека начинают проявляться симптомы, его Т-клетки уже разрушают бета-клетки в течение длительного периода — месяцев или даже лет. Кроме того, часто неясен первоначальный триггер заболевания; ряд белков бета-клеток может вызвать иммунный ответ.

В исследовании, опубликованном 22 сентября в Cell Reports Medicine, исследователи из лаборатории члена-основателя Института Уайтхеда Рудольфа Яениша демонстрируют новую экспериментальную систему для более точного изучения механизмов диабета 1 типа, уделяя особое внимание о том, как бета-клетки человека реагируют на атаку собственной иммунной системы. При этом они раскрывают особенности болезни, которые могут стать мишенями для будущих терапевтических средств.

«Здесь наш вопрос был, допустим, активируются Т-клетки; что будет дальше с точки зрения бета-клеток? Можем ли мы найти какие-то потенциальные возможности вмешательства?» сказал Хайтинг Ма, научный сотрудник лаборатории Яениша и первый автор исследования.

Ма, работая с Яенишем, также профессором биологии в Массачусетском технологическом институте, и Якобом Джеппесеном, руководителем отдела диабета и биологии метаболизма Novo Nordisk, применили подход синтетической биологии для достижения этой цели.

Исследователи разработали систему, заставляя плюрипотентные стволовые клетки человека дифференцироваться в функциональные бета-клетки поджелудочной железы, и добавили к этим клеткам модельный антиген CD19 с помощью методов CRISPR. Они установили, что эти клетки функционируют как инсулин-продуцирующие бета-клетки, имплантировав их диабетическим мышам; после получения клеток у мышей наблюдалось улучшение уровня глюкозы.

Затем они воспроизвели аутоиммунные компоненты болезни с помощью искусственно созданных иммунных клеток, называемых CAR-T-клетками. CAR-T-клетки — это Т-клетки, специально созданные для атаки на определенный тип клеток; например, они могут быть нацелены на опухолевые клетки для лечения определенных типов рака. Для модели диабета исследователи сконструировали клетки, содержащие рецепторы модельного антигена CD19.

Когда исследователи совместно культивировали синтетические бета-клетки и CAR-T-клетки, они обнаружили, что система работает хорошо, имитируя упрощенную версию диабета 1 типа: CAR-T-клетки атаковали бета-клетки и заставляли их вступать в процесс гибель клеток. Исследователи также смогли реализовать эту стратегию на гуманизированных мышах.

Используя свою новую экспериментальную систему, исследователи смогли идентифицировать некоторые интересные факторы, влияющие на реакцию бета-клеток на диабетические состояния. Во-первых, они обнаружили, что бета-клетки активировали выработку защитных механизмов, таких как белок PDL1. PDL1 — это белок, обнаруженный на безопасных клетках организма, который в нормальных условиях не позволяет иммунной системе атаковать их.

В предыдущих исследованиях изменения уровня PDL1 были связаны с диабетом 1 типа. Теперь Ма задавался вопросом, можно ли спасти бета-клетки от нападения иммунной системы, вызвав экспрессию еще большего количества полезного белка. «Мы обнаружили, что можем помочь бета-клеткам, увеличивая экспрессию PDL1», — сказал он. «Когда мы делаем это, они могут лучше работать в модели». По словам Ма, если это будет подтверждено на клетках человека, повышение экспрессии PDL1 может быть оценено как потенциальный терапевтический метод.

Другой вывод касался того, как клетки умирали после атаки Т-клеток. Ма обнаружил, что гены, которые активизировались, когда бета-клетки подвергались атаке, были связаны не с обычной формой гибели клеток, апоптозом, а с более воспалительным и насильственным видом гибели клеток, называемым пироптозом.

«Пироптоз интересен тем, что он заставляет клетки высвобождать свое содержимое», — сказал Ма. «Это контрастирует с апоптозом, который считается основным механизмом аутоиммунного ответа. Мы думаем, что пироптоз может играть роль в стимулировании этой аутоиммунной реакции, потому что содержимое бета-клеток включает несколько потенциальных антигенов. Если они высвобождаются, они могут быть обнаружены антигенпрезентирующими клетками и запустить этот аутоиммунный иммунитет «.

Процесс пироптоза в контексте аутоиммунитета бета-клеток может быть связан со стрессом ER в бета-клетках, высокосекреторном типе клеток. Действительно, химическое вещество, вызывающее стресс ER, увеличивало маркер пироптоза.

Если бы исследователи смогли найти способ безопасного подавления процесса пироптоза у людей, это потенциально могло бы уменьшить тяжесть аутоиммунной реакции, которая является отличительной чертой диабета 1 типа. Пироптоз опосредуется белком каспаза-4, который можно ингибировать в лаборатории. «Если это может быть подтверждено на бета-клетках пациента, это может указывать на то, что модуляция каспаз также может быть [терапевтическим механизмом]», — сказал Ма.

В дальнейшем Ма и Джениш планируют изучить иммунные механизмы, лежащие в основе аутоиммунитета у людей, с помощью индуцированных плюрипотентных стволовых клеток пациентов с диабетом 1 типа. «Эти клетки могут быть дифференцированы в иммунные клетки, такие как Т, В, макрофаги и дендритные клетки, и мы можем исследовать, как они взаимодействуют с бета-клетками», — сказал Ма.

Они также планируют продолжать улучшать свою новую экспериментальную систему. «Эта система обеспечивает очень устойчивый и управляемый синтетический иммунный ответ, который мы можем использовать для изучения диабета 1 типа», — сказал Яениш. «В будущем его можно будет использовать для изучения других аутоиммунных заболеваний»./P>




Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *