دانشمندان سلول های معده انسان را برای درمان دیابت مورد استفاده قرار می دهند

بر اساس مطالعه پیش بالینی محققان Weill Cornell Medicine، سلول‌های بنیادی معده انسان را می‌توان به سلول‌هایی تبدیل کرد که در پاسخ به افزایش سطح قند خون، انسولین ترشح می‌کنند که  رویکردی امیدوارکننده برای درمان دیابت ارائه می‌کند.

در این مطالعه که در 27 آوریل در Nature Cell Biology منتشر شد، محققان نشان دادند که می‌توانند سلول‌های بنیادی به‌دست‌آمده از بافت معده انسان را بگیرند و آنها را مستقیماً - با کارایی بسیار بالا - به سلول‌هایی که شباهت زیادی به سلول‌های ترشح کننده انسولین پانکراس دارند، برنامه‌ریزی مجدد کنند. به عنوان سلول های بتا، پیوند گروه‌های کوچکی از این سلول‌ها علائم بیماری را در مدل موشی دیابت، معکوس کرد.

انسولین هورمونی است که سطح گلوکز خون را تنظیم می کند -- بدون آن، گلوکز خون بسیار بالا می رود و باعث دیابت و عوارض متعدد آن می شود. تخمین زده می شود که 1.6 میلیون آمریکایی دیابت نوع 1 دارند که ناشی از یک حمله خود ایمنی است که سلول های بتا را در پانکراس از بین می برد. حداقل چندین میلیون آمریکایی دیگر به دلیل دیابت نوع 2 شدید فاقد سلول های بتا کافی هستند. درمان‌های کنونی در چنین مواردی تزریق انسولین است که دارای معایب متعددی از جمله درد و کنترل بالقوه ناکارآمد گلوکز است.

هدف محققان زیست پزشکی جایگزینی عملکرد سلول های بتا به روشی طبیعی تر، با پیوند سلول های انسانی است که مانند سلول های بتا کار می کنند: به طور خودکار سطح قند خون را تشخیص می دهند و در صورت نیاز انسولین ترشح می کنند. در حالت ایده آل، چنین پیوندهایی از سلول های خود بیمار استفاده می کنند تا از مشکل رد پیوند جلوگیری شود.

در این مطالعه دانشمندان پی بردند سلول های معمولی لوزالمعده را می توان با فعال کردن سه فاکتور رونویسی - یا پروتئین هایی که بیان ژن را کنترل می کنند - به سلول های شبه بتا تولید کننده انسولین تبدیل کرد که منجر به فعال شدن بعدی ژن هایی می شود که برای رشد سلول های بتای طبیعی لازم است.

معده سلول‌های ترشح‌کننده هورمون خود را می‌سازد و سلول‌های معده و سلول‌های پانکراس در مرحله جنینی رشد و نمو در مجاورت یکدیگر قرار دارند، بنابراین از این نظر  تعجب‌آور نیست که سلول‌های بنیادی معده می‌توانند به آسانی به سلول های شبه بتای ترشح کننده انسولین تبدیل شوند.

تلاش برای بازتولید این نتایج با استفاده از سلول‌های بنیادی معده انسان، که می‌توان آن‌ها را نسبتاً آسان در یک روش سرپایی به نام آندوسکوپی از بیماران جدا کرد، با موانع فنی مختلف کند شد. با این حال، در مطالعه جدید، که توسط دکتر Xiaofeng Huang، مربی زیست شناسی مولکولی در پزشکی در Weill Cornell Medicine هدایت شد، محققان سرانجام به موفقیت دست یافتند.

پس از تبدیل سلول‌های بنیادی معده انسان به سلول‌های شبه بتا، این تیم سلول‌ها را در خوشه‌های کوچکی به نام ارگانوئیدها رشد دادند و دریافتند که این قطعات بافتی اندام‌مانند به سرعت به گلوکز حساس می‌شوند و با ترشح انسولین پاسخ می‌دهند. زمانی که ارگانوئیدهای شبه بتا را به موش‌های دیابتی پیوند زدند تا حد زیادی مانند سلول‌های بتای واقعی پانکراس عمل می‌کردند و در پاسخ به افزایش گلوکز خون، انسولین ترشح می‌کردند و در نتیجه سطح گلوکز خون را ثابت نگه می‌داشتند. پیوندها همچنین تا زمانی که محققان آنها را تحت نظر داشتند - شش ماه - به کار خود ادامه دادند که نشان دهنده دوام خوب بود.

دکتر ژو گفت که او و آزمایشگاهش هنوز باید روش خود را به طرق مختلف بهینه کنند تا بتوان آن را برای استفاده بالینی در نظر گرفت. پیشرفت‌های ضروری شامل روش‌هایی برای افزایش مقیاس تولید سلول‌های بتا برای پیوند به انسان و اصلاح سلول‌های شبه بتا برای کاهش آسیب‌پذیری آنها در برابر نوعی حمله ایمنی است که در ابتدا سلول‌های بتا را در بیماران دیابتی نوع 1 از بین می‌برد.

در نهایت، محققان امیدوارند که تکنیکی را توسعه دهند که امکان برداشت نسبتاً آسان سلول های بنیادی معده از بیماران را فراهم می کند و به دنبال آن، هفته ها بعد، ارگانوئیدهای ترشح کننده انسولین را پیوند می زنند که سطح قند خون را بدون نیاز به داروی بیشتر تنظیم می کند.

منبع:

1. Xiaofeng Huang, Wei Gu, Jiaoyue Zhang, Ying Lan, Jonathan L. Colarusso, Sanlan Li, Christoph Pertl, Jiaqi Lu, Hyunkee Kim, Jian Zhu, David T. Breault, Jean Sévigny, Qiao Zhou. Stomach-derived human insulin-secreting organoids restore glucose homeostasis. Nature Cell Biology, 2023; 25 (5): 778 DOI: 10.1038/s41556-023-01130-y