Программирование клеток на борьбу с диабетом

В течение многих лет исследователи пытаются разработать метод лечения сахарного диабета, основанный на реактивации инсулин-вырабатывающих бета-клеток поджелудочной железы. Ученые из Медицинской Школы Перельмана (Perelman School of Medicine) при Университете Пенсильвании (University of Pennsylvania, США) выяснили, что «перепрограммирование» альфа-клеток поджелудочной железы в бета-клетки может лечь в основу нового подхода к лечению диабета 2 типа. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Clinical Investigation.

Альфа-клетки представляют собой особый тип эндокринных клеток в островках Лангерганса поджелудочной железы, функцией которых является синтез и секреция гормона глюкагона, повышающего уровень глюкозы в крови.

Диабет 2 типа характеризуется не только недостатком инсулина, но и избыточной продукцией глюкагона, стимулирующего синтез глюкозы в организме за счет гликогена, запасенного в печени.

Ученые показали, что обработка клеток человека и мыши веществами, модифицирующими хроматин, индуцировала в альфа-клетках специфичную для бета-клеток экспрессию генов.

«Для больных диабетом это в любом случае будет беспроигрышная ситуация – у них будет больше инсулин-продуцирующих бета-клеток и меньше глюкагон-синтезирующих альфа-клеток», - рассказывает ведущий автор исследования Клаус Х. Кэстнер (Klaus H. Kaestner).

Причиной развития диабета 1 или 2 типа является недостаточное число или нарушение функционирования инсулин-продуцирующих бета-клеток. Теоретически, при диабете 1 типа на помощь может прийти трансплантация здоровых бета-клеток в сочетании с иммуносупрессией, позволяющей контролировать иммунную систему организма, что будет препятствовать развитию заболевания. Однако исследователи еще не способны достаточно эффективно создавать необходимые клетки в лаборатории ни из эмбриональных стволовых клеток, ни путем перепрограммирования зрелых.

«Мы обработали островковые клетки человека веществом, ингибирующим белок, переносящий метильные группы на гистоны (белки упаковки ДНК), что, помимо множества других эффектов, ведет у удалению некоторых гистоновых модификаций, влияющих на экспрессию генов, - рассказывает Кэстнер, - Мы обнаружили, что после воздействия лекарственных препаратов достаточно много альфа-клеток начало экспрессировать маркеры бета-клеток и даже вырабатывать небольшое количество инсулина».

В результате исследования было установлено, что многие гены альфа-клеток несут как активирующие, так и подавляющие гистоновые модификации. Это касается, в том числе, и генов, играющих важную роль в функционировании бета-клеток. Находясь в «выключенном» состоянии, ген может быть легко активирован путем удаления подавляющей гистоновой модификации.

«В некотором смысле, альфа-клетки человека находятся в «пластичном» эпигенетическом состоянии, - объясняет Кэстнер, - Мы пришли к выводу, что для получения необходимых инсулин-продуцирующих клеток можно использовать перепрограммирование альфа-клеток в фенотип бета-клеток».

По материалам Perelman School of Medicine at the University of Pennsylvania

Оригинальная статья:

Nuria C. Bramswig, Logan J. Everett, Jonathan Schug, Craig Dorrell, Chengyang Liu, Yanping Luo, Philip R. Streeter, Ali Naji, Markus Grompe, Klaus H. Kaestner. Epigenomic plasticity enables human pancreatic α to β cell reprogramming. Journal of Clinical Investigation, 2013; DOI: 10.1172/JCI66514