ارگانوئیدهای تولید کننده انسولین امیدی را برای درمان دیابت نوع 1 ایجاد کرده است

برای 1 تا 3 میلیون آمریکایی مبتلا به دیابت نوع 1، سیستم ایمنی، سلول های بتای لوزالمعده تولید کننده انسولین را که میزان گلوکز در جریان خون را کنترل می کنند، از بین می برد. در نتیجه، این افراد باید قند خون خود را مرتباً کنترل کنند و دوزهای جایگزین انسولین مصرف کنند تا آن را تحت کنترل نگه دارند. چنین توجه مداوم، همراه با یک رژیم غذایی سخت برای کنترل مصرف قند، چالش برانگیز است - به ویژه برای کودکان.

برای برخی از افراد مبتلا به دیابت نوع 1، گزینه دیگری وجود دارد. آنها را می توان با پیوند سلول جزایر پانکراس از یک اهدا کننده عضو، درمان کرد. این سلول‌های جزایر پیوندی که سلول‌های بتا مورد نیاز را در خود جای می‌دهند، می‌توانند تولید انسولین را افزایش دهند. اما یک مشکل بزرگ وجود دارد: افرادی که پیوند دریافت می‌کنند باید داروهای مادام‌العمر مصرف کنند تا سیستم ایمنی بدنشان از رد عضو اهدایی جلوگیری کند.

ارگانوئیدهای جزایر مانند انسان  (HILOs) کپی های کوچک از بافت پانکراس هستند که در آزمایشگاه ایجاد می شوند. قابل توجه است که برخی از این HILO ها با یک invisibility cloak تجهیز شده اند تا هنگام پیوند به موش از حمله ایمنی جلوگیری کنند.

در طی چندین سال، آزمایشگاه داگ ملتتون در دانشگاه هاروارد، به طور پیوسته روی سلول‌های بنیادی پرتوان القایی(iPS)  که از پوست بالغ یا سلول‌های خونی ساخته شده‌اند، کار کرده است تا سلول‌های جزیره‌ای مینیاتوری را در یک ظرف آزمایشگاهی تشکیل دهند.

اگرچه چندین سال پیش محققان می‌توانستند سلول‌های بتا را برای ساخت انسولین دریافت کنند، اما وقتی به موش زنده پیوند می‌زنند، این هورمون را به طور موثر ترشح نمی‌کنند. حدود چهار سال پیش، آزمایشگاه ایوانز با کشف یک سوئیچ ژنتیکی به نام ERR-گاما، راه‌حلی ممکن را پیدا کرد که سلول‌های بتای مهندسی شده را تقویت کرد تا به طور مداوم به گلوکز پاسخ دهند و انسولین آزاد کنند.

در آخرین مطالعه، ایوانز و تیمش روشی را برای برنامه ریزی HILOها در آزمایشگاه به گونه ای توسعه دادند که شبیه جزایر واقعی باشند. آنها این کار را با رشد سلول های تولید کننده انسولین در کنار یکدیگر در یک محفظه ژلاتینی و سه بعدی انجام دادند. در آنجا، سلول‌ها با هم ترکیب شدند تا ساختارهای ارگانوئیدی شبیه سلول‌های جزیره‌ای را که در لوزالمعده سه‌بعدی واقعی انسان دیده می‌شود، تشکیل دهند. این HILOهای فعال شده پس از اینکه با دستور خاصی از فاکتورهای رشد و هورمون ها روشن می شوند، هنگام قرار گرفتن در معرض گلوکز، انسولین ترشح می کنند. هنگامی که به موش زنده پیوند زده می شود، به نظر می رسد که این فرآیند درست مانند سلول های بتا انسان در داخل پانکراس انسان عمل می کند.

پیوند HILOs برای درمان دیابت در موش های دیابتی استفاده شده است، با این حال تحقیقات بیشتری مورد نیاز است تا ببینیم آیا ارگانوئیدها می توانند برای مدت زمان طولانی تری عمل کنند یا خیر.

References:

[1] Immune-evasive human islet-like organoids ameliorate diabetes. [published online ahead of print, 2020 Aug 19]. Yoshihara E, O’Connor C, Gasser E, Wei Z, Oh TG, Tseng TW, Wang D, Cayabyab F, Dai Y, Yu RT, Liddle C, Atkins AR, Downes M, Evans RM. Nature. 2020 Aug 19. [Epub ahead of publication]

[2] Generation of Functional Human Pancreatic β Cells In Vitro. Pagliuca FW, Millman JR, Gürtler M, Segel M, Van Dervort A, Ryu JH, Peterson QP, Greiner D, Melton DA. Cell. 2014 Oct 9;159(2):428-39.

[3] ERRγ is required for the metabolic maturation of therapeutically functional glucose-responsive β cells. Yoshihara E, Wei Z, Lin CS, Fang S, Ahmadian M, Kida Y, Tseng T, Dai Y, Yu RT, Liddle C, Atkins AR, Downes M, Evans RM. Cell Metab. 2016 Apr 12; 23(4):622-634.

Links:

Type 1 Diabetes (National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases/NIH)

Pancreatic Islet Transplantation (National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases)

“The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2012 ” for Induced Pluripotent Stem Cells, The Nobel Prize news release, October 8, 2012.

Evans Lab (Salk Institute, La Jolla, CA)

NIH Support: National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases; National Cancer Institute