Исследователи Гарвардской медицинской школы из Диабетического центра Джослин создали первые индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК), которые предлагают человеческую модель инсулинорезистентности, ключевого фактора диабета 2 типа.
"Это одно из самых первых исследований моделей ИПСК человека для лечения диабета 2 типа, и оно указывает на возможности этой технологии в изучении природы диабета, который является сложным и может отличаться у разных людей," сказал C. Рональд Кан, HMS Mary K. Якокка, профессор медицины и главный научный сотрудник Joslin.
По словам Канна, до сих пор ученые, изучающие причины и последствия инсулинорезистентности, боролись с общим недостатком клеточных линий человека из таких тканей, как мышцы, жир и печень, которые в значительной степени реагируют на инсулин. Изучение инсулинорезистентности по мере ее прогрессирования через доклинические стадии диабета 2 типа было особенно сложной задачей.
"Не существовало хороших моделей клеток человека для изучения инсулинорезистентности, но теперь такие клетки можно получить с помощью ИПСК," сказал Кан, соавтор статьи об исследовании, опубликованной в журнале Diabetes.
Японский биолог Синья Яманака получил Нобелевскую премию в 2012 году за открытие, как создавать ИПСК, клетки, полученные из нормальных взрослых клеток, которые обладают способностью дифференцироваться практически в любые другие клетки.
Генерация ИПСК обычно начинается с клеток соединительной ткани, называемых фибробластами, из образцов кожи. Кан и его коллеги использовали фибробласты трех пациентов с тяжелой инсулинорезистентностью, вызванной мутациями в гене рецептора инсулина (IR), молекулы, которая пересекает клеточную мембрану и играет ключевую роль в передаче сигналов инсулина и метаболизме глюкозы.
Исследователи Джослина "перепрограммирован" фибробласты в ИПСК с помощью вирусных процедур, которые активировали четыре гена, которые вместе поддерживают клетки в состоянии ИПСК. Затем ученые изучили активацию генов в сигнальных путях инсулина для ИПСК и фибробластов с мутациями IR, а также на соответствующие клетки, полученные от людей без этих мутаций.
Среди результатов исследования было то, что мутации IR изменяют экспрессию многих генов как в фибробластах, так и в ИПСК по сравнению с нормальными клетками, "но воздействие очень сильно зависит от типа ячейки," сказал Кан. "Вы видите один тип паттерна экспрессии в фибробластах и другой тип паттерна в ИПСК."
Инсулин – ключевой ингредиент для роста и распространения нормальных стволовых клеток. Исследование показало, что инсулинорезистентность также снижает способность ИПСК расти и размножаться. Этот дефект может представлять собой ранее нераспознанный механизм, который помогает в развитии диабета, сказал Кан, а также помогает объяснить проблемы с заживлением ран, заживлением тканей и даже ростом бета-клеток, которые распространены среди людей с диабетом.
"Наш следующий этап исследований – превратить эти ИПСК в печень, мышцы и жировые клетки, а затем посмотреть, можем ли мы использовать их для моделирования этих тканей у людей," он сказал.
Кан добавил, что в одном из направлений исследований команда Джослина изучит, какая часть инсулинорезистентности при диабете 2 типа является генетической и какая часть ее приобретается в окружающей среде, поскольку резистентность, приобретенная в окружающей среде, предположительно исчезнет в ИПСК.