Бета-клетки поджелудочной железы производят метаболический гормон инсулин, когда уровень глюкозы в крови повышается, чтобы поддерживать уровень глюкозы в равновесии. Если бета-клетки разрушаются или теряют свою функцию, это может привести к серьезным заболеваниям, таким как диабет. Однако не все бета-клетки идентичны. «Давно известно, что существуют разные субпопуляции бета-клеток», — сказал профессор Хайко Ликерт, директор Института исследований диабета и регенерации в Центре им. Гельмгольца в Мюнхене. «Но до сих пор лежащие в основе молекулярные механизмы оставались неуловимыми».
Flattop — маркер зрелых бета-клетокВ текущем исследовании исследователи во главе с Ликертом искали молекулярные маркеры, делящие соответствующие подгруппы.
В частности, их внимание привлекла одна молекула: белок Flattop. Он присутствовал примерно в 80 процентах всех бета-клеток. Эти клетки эффективно определяли концентрацию глюкозы в окружающей их среде и секретировали соответствующее количество инсулина, демонстрируя, таким образом, метаболические свойства зрелых бета-клеток.Клетки без Flattop размножаются чаще
И наоборот, группа исследователей заметила, что бета-клетки, в которых нельзя было измерить Flattop, показали особенно высокую скорость пролиферации. «В нашей экспериментальной модели эти клетки размножались в четыре раза чаще, чем клетки, положительные по Flattop», — сказал руководитель исследования Ликерт.Тип клеток-предшественников?Чтобы реализовать гипотезу о том, что активно делящиеся клетки (без Flattop) могут быть предшественниками метаболически активных клеток, ученые использовали генетический трюк, чтобы составить карту судьбы отдельных клеток.
Это так называемое отслеживание клонов показало, что пролиферативные клетки-предшественники были способны развиваться в зрелые бета-клетки с метаболическими свойствами. Так было и в том случае, когда ученые поместили их в искусственную трехмерную среду, похожую на мини-орган. Более того, генетический анализ подтвердил, что в бета-клетках без Flattop экспрессируются в первую очередь гены, отвечающие за восприятие окружающей среды, тогда как в клетках с Flattop имели место в первую очередь классические метаболические программы.
«Наши результаты показывают, что Flattop-отрицательные клетки представляют собой своего рода незрелый резервный пул, который постоянно обновляется и может пополнять зрелые бета-клетки», — сказал Ликерт. По словам руководителя исследования, эта новая возможность разделения этих двух подгрупп позволяет провести всесторонний анализ задействованных сигнальных путей.
Результаты исследователей вселяют надежду на разработку регенеративных методов лечения: «Гетерогенность бета-клеток изучалась более 50 лет, теперь, благодаря задействованным технологиям, похоже, мы начинаем понимать, как клетки ведут себя», — сказал Ликерт. .В будущем ученый сосредоточится на двух основных аспектах: с одной стороны, с точки зрения регенеративной терапии их целью будет целенаправленная регенерация эндогенных бета-клеток для замещения дисфункциональных или потерянных клеток у пациентов. С другой стороны, полученные данные являются важной вехой в создании функциональных бета-клеток из стволовых клеток в клеточной культуре для заместительной терапии клеток, что до сих пор было невозможно.