Menschliche Insulin sezernierende Betazellen unter dem Mikroskop. (Millman-Labor) Eine neue Technik zur Bekehrung von Menschen Stammzellen in insulinproduzierende Zellen könnte für zukünftige Diabetesbehandlungen vielversprechend sein, wenn die Ergebnisse eines Experiments mit Mäusen erfolgreich auf den Menschen übertragen werden können.
In einer Studie haben Forscher einen neuen Weg zur Überredung gefunden menschliche pluripotente Stammzellen (hPSCs) in Betazellen der Bauchspeicheldrüse, die Insulin produzieren. Durch die Transplantation dieser insulinproduzierenden Zellen in Mäuse wurde eine akute Form der Erkrankung induziert Diabetes Ihr Zustand wurde schnell geheilt.
„Diese Mäuse hatten einen sehr schweren Diabetes mit Blutzuckerwerten von mehr als 500 Milligramm pro Deziliter Blut – Werte, die für den Menschen tödlich sein könnten.“ erklärt biomedizinischer Ingenieur Jeffrey R. Millman von der Washington University.
„Als wir den Mäusen die insulinsekretierenden Zellen verabreichten, normalisierten sich ihre Blutzuckerwerte innerhalb von zwei Wochen wieder und blieben viele Monate lang so.“
Pluripotente Stammzellen sind im Wesentlichen leere, undifferenzierte Zellen mit der Fähigkeit, zu anderen Zelltypen heranzuwachsen, die überall im Körper vorkommen. Die Nutzung dieses Potenzials im diabetischen Kontext bedeutet, dass Forscher Wege entwickeln könnten Stammzellen werden so optimiert, dass sie zu insulinproduzierenden Zellen werden das Diabetikern fehlt, und hilft ihnen, einen hohen Blutzuckerspiegel zu kontrollieren und gesund zu bleiben.
Wissenschaftler waren Ich erforsche seit Jahren, wie das geht , berichtet über eine Reihe von inkrementelle Erfolge in Tiermodellen als unser Verständnis der Prozesse dahinter Stammzelle Manipulation nimmt zu.
Auch in Millmans Labor war viel los. Im Jahr 2016 , entwickelten sie eine Möglichkeit, insulinsekretierende Zellen zu produzieren – die von Patienten mit Typ-1-Diabetes stammen – die als Reaktion auf Glukose funktionieren. Ein paar Jahre später lernten sie, wie es geht erhöhen die Insulinsekretion in aus Stammzellen gewonnenen Betazellen der Bauchspeicheldrüse.
In der neuen Arbeit haben sie sich einer weiteren Herausforderung gestellt: der Reduzierung der Menge an „Off-Target“-Zellen, die bei diesen Prozessen entstehen, wenn sich leere Zellen in andere Arten von unbeabsichtigten Zellen differenzieren.
„Ein häufiges Problem, wenn man versucht, eine menschliche Stammzelle in eine insulinproduzierende Betazelle – oder ein Neuron oder eine Herzzelle – umzuwandeln, besteht darin, dass man auch andere Zellen produziert, die man nicht haben möchte.“ sagt Millman .
„Im Fall von Betazellen könnten wir andere Arten von Bauchspeicheldrüsenzellen oder Leberzellen erhalten.“
Diese „Off-Target“-Zellen sind nicht schädlich, aber auch für Zwecke wie die Glukosekontrolle nicht funktionsfähig, was die heilende Wirkung von Stammzellbehandlungen einschränkt, wenn man mit weniger therapeutisch relevanten Zellen arbeitet, erklären die Forscher.
Allerdings sieht es nun so aus, als könne eine neue Technik die Zelldifferenzierung auf Kurs halten. In der neuen Studie fand das Team heraus, dass Transkriptionsfaktoren, die Stammzellen dazu bringen, Pankreaszellen zu werden, mit dem Zustand der Zellen zusammenhängen Zytoskelett , eine Stützstruktur im Inneren von Zellen, die als eine Art Skelett aus Mikrofilamenten verschiedener Proteinfasern besteht.
Eines dieser Proteine heißt Aktin und spielt eine Rolle wichtige Rolle bei der Zellfunktion und, wie sich herausstellt, auch die Zelldifferenzierung.
„Wir fanden heraus, dass die Manipulation der Zell-Biomaterial-Interaktionen und des Zustands des Aktin-Zytoskeletts den Zeitpunkt der Expression des endokrinen Transkriptionsfaktors und die Fähigkeit von Pankreas-Vorläufern, sich in aus Stammzellen stammende Betazellen zu differenzieren, veränderte“, so die Autoren erklären in ihrem Artikel .
Mit anderen Worten: Wir können die Produktion von Insulin produzierenden Zellen effizienter sicherstellen, indem wir das Aktin-Zytoskelett steuern, und die Fähigkeit, dies zu tun, ist ein gutes Zeichen für die Zukunft der Stammzellbehandlungen, wenn man sich am Mausmodell des Teams orientieren kann.
„Wir konnten mehr Betazellen herstellen, und diese Zellen funktionierten bei den Mäusen besser, von denen einige mehr als ein Jahr lang geheilt blieben.“ Millman erklärt ; Kontrolltiere, denen die Zelltransplantationen nicht verabreicht wurden, starben aufgrund der Schwere ihres induzierten Diabetes.
Das ist nicht alles. Dieselben Manipulationen des Zytoskeletts zeigten auch das Potenzial, die Differenzierung anderer Zellarten, darunter Leber-, Speiseröhren-, Magen- und Darmzellen, besser zu kontrollieren, sagen die Forscher. Wenn ja, könnte die Technik Stammzellbehandlungen für andere Arten von Pathologien verbessern, nicht nur für Diabetes.
Natürlich können wir noch nicht weiterkommen, da die neue Methode bisher nur an Tieren getestet wurde; Wie die Forscher betonen, sind wir weit davon entfernt, Menschen mit einer solchen experimentellen Behandlung zu heilen.
Dennoch sind die Ergebnisse sicherlich vielversprechend und könnten den Weg in eine Zukunft weisen, in der wir genau das tun können.
„Unsere Studie insgesamt unterstreicht, dass die Dynamik des Zytoskeletts synergistisch mit löslichen biochemischen Faktoren zusammenarbeitet, um das Schicksal endodermaler Zellen zu regulieren, was neue Möglichkeiten zur Verbesserung der Differenzierungsergebnisse eröffnet.“ schlussfolgern die Autoren .
Über die Ergebnisse wird berichtet Naturbiotechnologie .