Що є причиною діабету типу 1? Чому вчені визначають клітини для виявлення

Є близько 100 трильйонів клітин, які складають людський організм. Нова мега-наука прагне каталог і зображення кожного з 200 або більше типів клітин з 80 відомих органів і ідентифікувати гени, які є активними в цих клітинах.

Ці нові зусилля слідують за проектом «Геном людини», який охопив біологію протягом 1990-х і початку 2000-х років. Тепер вчені задумали новий і захоплюючий виклик: створити клітинну карту всього людського тіла, проект під назвою Human BioMolecular Atlas Program або HuBMAP. Університет Флориди є одним з п'яти центрів картографування. Тут, в УФ-центрі, нам доручається картування тимуса, лімфатичного вузла і селезінки - всіх ключових компонентів імунної системи.

Я вивчаю цукровий діабет 1 типу, або юнацький діабет, протягом майже 35 років, і разом з іншими моїми колегами в Інституті діабету УФ, я намагався знайти спосіб запобігти і вилікувати хворобу. До недавнього часу це було проблемою, оскільки ми не знали, що викликало діабет 1 типу.

Наша мета як центру картографування тканин - ідентифікувати унікальні типи клітин, які вони виробляють, і які гени включені, і побудувати віртуальну тривимірну модель кожного органу. Ця карта надасть інформацію про дослідження багатьох захворювань, включаючи діабет 1 типу.

Чому розуміння причин діабету 1 типу важливо?

Ми знаємо, що діабет 1 типу є так званим «аутоімунним розладом». У діабеті 1 типу імунні клітини, відомі як «Т-лімфоцити», вважають, що знищують бета-клітини підшлункової залози, які відповідають за виробництво інсуліну, який регулює рівень цукру. в нашій крові.

Трохи більше десяти років тому, розчарований нездатністю запобігти і вилікувати хворобу, я почав ініціативу зібрати людські підшлункові залози від донорів органів з діабетом 1 типу, а також без них. Остання група була зібрана для розуміння «нормальної» здорової підшлункової залози. На сьогоднішній день ми зібрали підшлункову залозу з більш ніж 500 особин. Ми поширили ці тканини на близько 230 проектів у 21 країні світу. Результати цих зусиль призвели до нових відкриттів, які переписали наше розуміння того, як розвивається ця хвороба.

Пацієнти з діабетом 1 типу, близько 25000 на рік у США, стикаються з довічною залежністю від щоденних ін'єкцій інсуліну, щоб вижити і мають високий ризик розвитку тривалих медичних ускладнень, включаючи сліпоту, хворобу нирок, оніміння ніг, кінцівки ампутації та серцево-судинні захворювання. Сьогодні, за оцінками, близько 1,25 мільйонів людей у ​​США живуть з цим розладом.

Як засмучуються, як ці ускладнення для осіб з хворобою, можливо, ще більш складною є багато щоденних факторів способу життя, які повинні контролюватися або враховуватися, щоб зберегти хворобу під контролем: моніторинг вуглеводів, оцінка вправ, оцінка рівня цукру в крові, і введення інсуліну щоб уникнути високих і низьких рівнів глюкози в крові. Вони являють собою лише деякі з проблем, пов'язаних із щоденним захворюванням.

З цих причин, метою наших колективних досліджень в Інституті діабету УФ завжди було розуміння того, що викликає це захворювання. Знаючи, що дозволить нам передбачити, хто знаходиться в групі ризику, визначити шляхи запобігання прогресуванню захворювання і розробити лікувальну терапію.

Навіщо вивчати ці органи?

Діабет 1 типу є лише одним з більш ніж 80 відомих аутоімунних захворювань, які з невідомих причин імунна система обертається проти себе. Крім аутоімунітету, імунні реакції також є ключовою складовою здоров'я для боротьби з раком та інфекційними захворюваннями. З нашого досвіду, вивчаючи підшлункову залозу і діабет 1 типу, ми бачимо великі успіхи в розумінні ролі імунітету в кожному з цих параметрів за допомогою картографування. Це дозволить глибоко занурити роботу імунної системи.

У здорової людини Т-клітини стають активними лише при реагуванні на інфекцію або ракові клітини. Але у тих, хто схильний до аутоімунних захворювань, деякі Т-клітини можуть помилково активуватися білками, що призводять до їх знищення здорової тканини.

За інших обставин - як рак або інфекційне захворювання - імунна система не здатна забезпечити достатню реакцію, щоб бути ефективною. Або клітини імунної системи безконтрольно розмножуються, що призводить до раку крові та лімфатичних пухлин, таких як лімфома і лейкемія. Ось чому тимус, селезінка і лімфатичний вузол представляють інтерес для тих, хто вивчає здорову імунну систему людини. Дослідники повинні розуміти здорову базову основу для всіх цих органів, щоб ми могли розпізнати, коли речі починають порушувати роботу та змінюватися, що призводить до аутоімунних захворювань, раку та інфекційних захворювань. Висловлюючи інший спосіб, ми спочатку повинні зрозуміти, що являє собою нормальну лімфатичну систему протягом усього життя людини.

Чому визначення звичайного важливого?

Ви можете задатися питанням, де саме ми отримуємо ці нормальні клітини. Як ми зробили за останні 11 років, ми отримаємо людські тканини для трансплантації від померлих донорів органів через організації закупівель органів, після того, як член сім'ї або юридичний виконавець надасть інформовану згоду. Враховуючи час скорботи, ці дорогоцінні анатомічні подарунки, які у випадку селезінки, тимусу та лімфатичного вузла непридатні для процедур трансплантації, що зберігають життя, забезпечують неповторний ресурс для наукових досліджень і відкриттів.

Тільки тканини, які вважаються «нормальними» - не піддаються впливу відомих або спостережуваних патологій - будуть включені в ці початкові дослідження. Ми будемо збирати тканини від донорів, починаючи від немовлят і дорослих до 70 років. Ми сподіваємося, що це дасть змогу зрозуміти, як вік змінює види та здоров'я всіх клітин кожного органу.

У Інституті діабету УФ багатодисциплінарна команда, що включає клітинних і молекулярних біологів, гематопатологів, які вивчають клінічні лімфатичні зразки, біомедичні інженери, імунологи та багато інших будуть співпрацювати для програми HuBMAP. Дійсно, UF центр картографування тканин буде широко співпрацювати з глобальною мережею експертів у новітній мікроскопії та зборі даних.

Ми створюємо трубопровід для виявлення десятків молекул білків і РНК, які характеризують нерв, кровоносну судину, підтримуючі тканини, відомі як строма, і імунні клітини з шматочків тканини, використовуючи вісім різних форм мікроскопії.

У перші два роки HuBMAP ми плануємо зіставити селезінку, тимус і лімфатичний вузол з 11 донорів органів.

Ми очікуємо, що отримані дані покажуть нові типи клітин, молекулярні та клітинні структури, взаємодії клітинних клітин та їх функціональні наслідки в анатомії та фізіології людини. Отже, очікується, що тривимірна програма людини BioMolecular Atlas з високою роздільною здатністю полегшить відкриття.

Як я вдарив свої кінці 50-х років у житті, кількість колег, друзів і членів сім'ї, які піддаються впливу захворювань зростає щорічно. Я теж нещодавно став дідом. Я хотів би подумати, що те, що ми пропонуємо зробити, матиме драматичний вплив на здоров'я людей як для нинішніх, так і для майбутніх поколінь. Це був би дар спадщини.

Ця стаття спочатку була опублікована на бесіді Марка Аткінсона. Читайте оригінальну статтю тут.