We are searching data for your request:
Upon completion, a link will appear to access the found materials.
Laboratuarda tamamen işlevsel bir pankreas varsa, Tip 2 diyabeti tedavi etmenin bir yolunun yakında var olabileceğini söylemek yaklaşık olarak eşdeğer midir?
Son zamanlarda, bazı mide ameliyatlarında sadece remisyonun var olduğunu kontrol ettim.
referans: 1)http://care.diabetesjournals.org/content/34/Supplement_2/S361
2) http://www.medscape.com/viewarticle/733691(tam erişim üyelik gerektirir)
Konsensüs, t2dm'deki başlangıçtaki sorunun, normal işleyen bir pankreasın varlığında insülin duyarsızlığının gelişmesi olduğu olduğundan, o zaman pankreasın hastalığın daha ileri bir aşamasında değiştirilmesi, glikoz seviyelerinin normalleşmesine neden olmaz.
http://journal.diabetes.org/clinicaldiabetes/v18n22000/pg80.htm
Sağlık ve hastalıkta endokrin pankreasın modellenmesi
Diabetes mellitus, dünya çapında artan sayıda hastayı etkileyen çok faktörlü bir hastalıktır. İnsüline bağımlı diabetes mellitusa ilerleme, pankreas β-hücrelerinin kaybı veya disfonksiyonu ile karakterize edilir, ancak tip 1 diabetes mellitus ve tip 2 diabetes mellitusta β-hücre yetmezliğinin altında yatan patomekanizmalar hala tam olarak tanımlanmamıştır. Artık adacık hücrelerinden β hücre kütlesinin rejenerasyonu veya kök hücrelerden türetilen β benzeri hücrelerle yer değiştirme, hastalığın ilerlemesini durdurmak veya tersine çevirmek için büyük umut vaat ediyor. Bununla birlikte, birincil dokulara sınırlı erişim nedeniyle insan pankreas organogenezi konusundaki sınırlı anlayışımız, yeni tedavi seçeneklerinin geliştirilmesini engellemektedir. Bu nedenle, zorluk, sağlık ve hastalıkta β-hücre biyolojisinin karşılaştırmalı modellenmesini gerektiren klinik öncesi model sistemlerinden elde edilen sonuçları insanlara dönüştürmektir. Burada, evrimsel olarak korunan genotip-fenotip ilişkisini anlamak ve bunları insanlara çevirmek için hücresel ve moleküler mekanizmaların uzamsal ve zamansal çözünürlüğünü sağlayan farklı türler arasında çeşitli modelleme sistemlerini tartışıyoruz. Ek olarak, insan pankreasının gelişimini ve homeostazını ex vivo olarak incelemek için organoidler, kök hücre farklılaşma platformları, birincil mikro adacıklar ve yalancı adacıklar, biyomühendislik ve mikroakışkan sistemler hakkındaki en son bilgileri özetliyoruz. Bu yeni modelleme sistemleri ve platformları, insan pankreasının gelişimsel yörüngesini, fizyolojisini, biyolojisini ve patolojisini keşfetmek için yeni yollar açmıştır.
Diyabet için kök hücre tarifi yeni bir umut sunuyor
Douglas Melton, diyabet tedavisi için herkes kadar sabırsız. Oğlu hastalığı bebekken geliştirdi ve kızına 14 yaşında teşhis kondu. Son 20 yılın büyük bölümünde Harvard Kök Hücre Enstitüsü'ndeki gelişimsel biyolog, araştırmasını bir tedavi bulmaya odakladı. Bu hafta, kendisi ve meslektaşları bu hedefe yönelik potansiyel olarak önemli bir adım bildirdiler: insan kök hücrelerini işlevsel pankreas β hücrelerine dönüştürebilen bir reçete - Melton'un oğlu gibi tip 1 diyabet hastalarında vücudun kendi bağışıklık sistemi tarafından yok edilen hücreler. ve kızı. Araştırmacıların ürettiği hücreler, normal β hücrelerinin yaptığı gibi, insülin üreterek glikoza yanıt verir. Ve bir tür diyabetli farelere implante edildiğinde, hücreler hastalığı iyileştirebilir.
Imperial College London'da β hücrelerinin genetiğini inceleyen Jorge Ferrer, "Diyabet araştırma topluluğu bu tür bir atılım için uzun zamandır bekliyordu" diyor. Laboratuarda üretilen hücreler, diyabeti incelemek için değerli bir araç olmalı ve Melton, sonunda hastaları tedavi etmek için kullanılabileceğini umuyor.
Gün boyunca, pankreas vücudun kan şekeri seviyelerini düzenler, yemekten sonra glikozdaki artışa insülin salgılayarak yanıt verir, bu da hücrelerin şekeri almasına yardımcı olur. Tip 1 diyabette vücudun bağışıklık sistemi henüz bilinmeyen nedenlerle yanlışlıkla β hücrelerini öldürür ve vücut insülinsiz kalır. İnsanlar diyabetlerini dikkatle kalibre edilmiş dozlarda insülin enjekte ederek kontrol ederler. Ancak, sağlıklı pankreas tarafından sağlanan kesin insülin kontrolünü eşleştirmek neredeyse imkansızdır, bu nedenle araştırmacılar on yıllardır eksik hücreleri değiştirmenin bir yolunu bulmayı ummuşlardır.
Bilim adamları 1998'de insan embriyonik kök (ES) hücrelerini izole ettiğinde umutlar arttı. ES hücreleri pluripotenttir, yani teoride β hücreleri de dahil olmak üzere vücudun herhangi bir hücre tipine dönüşebilirler. Gerçekten de, araştırmacıların ES hücrelerinden yapmaya çalıştıkları ilk şeylerden biri pankreas β hücreleriydi. Daha sonra, yetişkin hücrelerin embriyo benzeri bir duruma yeniden programlanmasıyla yapılan, uyarılmış pluripotent kök (iPS) hücreleri ile denediler. Nashville'deki Vanderbilt Üniversitesi'nden pankreas gelişimi üzerine çalışan Mark Magnuson, her iki durumda da “olağanüstü derecede karmaşık bir girişim olduğu kanıtlandı” diyor.
Birkaç ekip, kök hücreleri deney hayvanlarına yerleştirildiğinde olgunlaşan β hücrelerinin öncülerine dönüştürdü. Ancak hücrelerin tamamen işlevsel β hücreleri haline gelmesi 6 hafta sürer ve vücut dışında kolayca incelenemezler. Bununla birlikte, hastalarda terapötik kullanımlarını test etmek için geçen ay bir klinik çalışma başladı.
İçinde Hücre Bu hafta, Melton ve meslektaşları, insan ES hücrelerini veya iPS hücrelerini doğrudan fonksiyonel β hücrelerine dönüştürebilen karmaşık bir reçete bildiriyorlar. Bu buluş, Melton'ın laboratuvarında on yıldan fazla süren azimli çalışmaya dayanmaktadır. O ve meslektaşları, pankreas gelişimine rehberlik eden sinyalleri titizlikle incelediler ve kök hücreleri olgun β hücrelere dönüştüren bir yöntem geliştirmek için kendilerinin ve diğerlerinin bulduklarını uyguladılar. Melton, “Bunun sihri yok” diyor. "Uygulamalı gelişim biyolojisi kadar bir keşif değil."
Melton, protokolün "tekrarlanabilir, ancak sıkıcı" olduğunu ekliyor. Kök hücreler şişelerde büyütülür ve proteinlerden şekerlere kadar beş farklı büyüme ortamı ve 11 moleküler faktör gerektirir ve bunları β hücrelerine dönüştürmek için 35 gün boyunca kesin kombinasyonlar halinde eklenir. İyi tarafından bakıldığında, Melton, tekniğin tek bir 500 ml'lik şişede 200 milyon β hücresi üretebileceğini söylüyor - bu, teorik olarak bir hastayı tedavi etmek için yeterli. Melton, protokolün ES ve iPS hücre hatlarıyla eşit derecede iyi çalıştığını söylüyor.
Hücreler tip 1 diyabeti tedavi etmek için kullanılmadan önce, araştırmacıların onları immünolojik rejeksiyondan korumanın bir yolunu bulması gerekiyor. Hastalığı tetikleyen aynı otoimmün tepki, muhtemelen hastanın kendi iPS hücrelerinden türetilen yeni β hücrelerine saldıracak ve normal bir bağışıklık tepkisi, yabancı görünen ES'den türetilen β hücrelerini yok edecektir. (Bu, ölen organ donörlerinden alınan β hücre nakilleri ile tip 1 diyabeti tedavi etme çabaları için bir zorluktu.) Melton ve meslektaşları şimdi kök hücreden türetilen β hücrelerinin fiziksel olarak nasıl kapsülleneceğini ve aynı zamanda bu hücreleri modifiye etmenin yollarını araştırıyorlar. β hücreleri, bağışıklık saldırılarını önlemelerini sağlar.
Bu arada, hücreler otoimmün bozukluğun araştırılmasına yardımcı olmalıdır. Ferrer, tekniğin "potansiyel olarak diyabetin genetik temelini incelemek için model sistemler yaratmanın veya mevcut β hücrelerini geliştirmek için yeni tedaviler keşfetmenin yollarını sağlıyor" diyor. Melton, laboratuvarında β hücrelerinin yok edilmediği hem tip 1 hem de tip 2 diyabetli insanlardan iPS hücre hatlarına ve sağlıklı kontrollere sahip olduğunu söylüyor. Hastalığın farklı formlarının nasıl geliştiğini açıklayabilecek farklılıkları aramak için bu hücre dizilerinden β hücreleri üretiyorlar. Ayrıca diyabetin β hücrelerine verdiği hasarı durdurabilecek veya hatta tersine çevirebilecek kimyasalları da tarayacaklar.
Melton, şu anda 23 ve 27 yaşında olan oğlu ve kızının memnun olduklarını ancak grubunun ilerlemesinden şaşırmadıklarını söylüyor. Ebeveyn-çocuk rolünü tersine çevirerek, “gitmesi ve [bağışıklık reddi] sorununu çözmesi” için nazikçe dırdır ettiler.
Pankreas gelişiminin anatomisi
Pankreas, endokrin ve ekzokrin bileşenlerinin farklı işlevi ve organizasyonu nedeniyle genellikle iki organın bir arada olması olarak tanımlanır. Daha yüksek omurgalılarda, anatomik olarak farklı dorsal ve ventral loblardan oluştuğu için dört organ olarak düşünülebilir. İnsanlarda sırasıyla kuyruk ve baş olarak adlandırılan bu iki pankreas lobu, prospektif hepatik endodermin yakınında arka ön bağırsağın dorsal ve ventral yüzeyleri boyunca kalınlaşmalar olarak ortaya çıkar (Şekil 1A). Bu kalınlaşmalar, farede yaklaşık 9 günlük gelişim (E9.0-E9.5) ile histolojik olarak tanınabilir (Wessells ve Cohen, 1967). Bağırsak tüpü ile luminal devamlılığı koruyan bu yapılar, yoğun epitel tomurcukları olarak çevreleyen mezenşime evajine olur, daha sonra genişler, dallanır ve doğumdan önce tamamen işlevsel bir organ sistemi sağlamak için farklılaşır (Şekil 1A, Şekil 2). Bağırsak rotasyonu insanlarda iki lobu birbirine yakın bir konuma getirir, duktal sistemleri kısmi füzyona uğrar, ancak bu süreç kemirgenlerde daha az belirgindir.
Olgun pankreasın büyük kısmı, yüksek oranda dallanmış bir kanal ağacı yoluyla bağırsağa bağlanan asiner hücrelerden oluşurken, adacıklar esas olarak organın merkezi bölgelerine dağılmıştır. Birkaç ayrı endokrin hücre tipi adacığı oluşturur: β-hücreleri en belirgin olanlardır (türlere bağlı olarak toplamın %50-80'i) (Brissova ve diğerleri, 2005 Cabrera ve diğerleri, 2006) ve ayrılma eğilimi gösterirler. mantoya daha yakın düzenlenmiş diğer hücre tipleri ile adacık çekirdeği (bkz. Şekil 3R). Glukagon üreten a-hücreleri sonraki en yaygın hücre tipidir, kalan adacık hücreleri, her biri toplamın küçük bir azınlığını içerir, somatostatin üreten δ-hücreleri, pankreas polipeptidi üreten PP hücreleri ve yakın zamanda tanımlanan ϵ hücreleri içerir. - grelin üreten hücreler (Prado ve diğerleri, 2004 Wierup ve diğerleri, 2002).
Gelişmekte olan pankreasın görünür anatomisi, diferansiyel gen ekspresyonunun moleküler anatomisi tarafından önceden şekillendirilir ve bu konuda homeodomain transkripsiyon faktöründen daha iyi incelenen az sayıda gen vardır. Pdx1. ilk ifadesi Pdx1 (E8.5-E9.0), gözle görülür şekilde kalınlaşmadan önce pankreas öncesi endodermi işaretler (Ahlgren ve diğerleri, 1996 Guz ve diğerleri, 1995 Offield ve diğerleri, 1996)(Şekil 2) ve buna karşılık gelir. klasik olarak tanımlanmış pankreas belirti dönemi(Wessells ve Cohen, 1967). Erken Pdx1 ekspresyon bu nedenle pankreas kimliğinin yararlı bir belirtecidir, ancak sonraki birkaç gün içinde arka mide, duodenum ve safra kanalını kapsayacak şekilde genişler. Başka bir transkripsiyon faktörü, Ptf1a, erken pankreasta da eksprese edilir ve endodermal ekspresyonu, gelişim boyunca pankreasa özgü kalır (Kawaguchi ve diğerleri, 2002).
Pankreas anatomisi, soylar ve genler. (A) Dorsal ve ventral pankreas (sırasıyla dp ve vp), farede (üstte) yaklaşık E8.5'te, içinde oluşturan karaciğerin (li) bitişiğinde yer alan iki bağırsak endoderm şeridinden (dp, vp ile işaretlenmiştir) ortaya çıkar. gelişmekte olan bağırsak endodermi. E10.5'te (orta), pankreatik primordia çevreleyen mezenşime tomurcuklanır ve mide (st) ile bağırsak (in) arasında bir pozisyon işgal eder. E12.5'ten itibaren (altta) müteakip bağırsak rotasyonu, her biri bağırsak ve/veya ana safra kanalı (cbd) ile orijinal duktal bağlantısını sürdürmesine rağmen, iki lobu daha yakın bir konuma getirir. (B) Soy izleme, tüm olgun pankreas hücre tiplerinin eksprese eden progenitörlerden türediğini gösterir. Pdx1 ve/veya Ptf1a (mor) ve bu ataların bir alt kümesinin ifade etmeye devam ettiğini Ngn3 ve adacık hücrelerine farklılaşır. Metinde açıklandığı gibi, belirtilen adımların çeşitli yönleri için kırmızı ile listelenen genler gereklidir.
Pankreas anatomisi, soylar ve genler. (A) Dorsal ve ventral pankreas (sırasıyla dp ve vp), farede (üstte) yaklaşık E8.5'te, içinde oluşturan karaciğerin (li) bitişiğinde yer alan iki bağırsak endoderm şeridinden (dp, vp ile işaretlenmiştir) ortaya çıkar. gelişmekte olan bağırsak endodermi. E10.5'te (orta), pankreatik primordia çevreleyen mezenşime tomurcuklanır ve mide (st) ile bağırsak (in) arasında bir pozisyon işgal eder. E12.5'ten itibaren (altta) müteakip bağırsak rotasyonu, her biri bağırsak ve/veya ana safra kanalı (cbd) ile orijinal duktal bağlantısını sürdürmesine rağmen, iki lobu daha yakın bir konuma getirir. (B) Soy izleme, tüm olgun pankreas hücre tiplerinin eksprese eden progenitörlerden türediğini gösterir. Pdx1 ve/veya Ptf1a (mor) ve bu ataların bir alt kümesinin ifade etmeye devam ettiğini Ngn3 ve adacık hücrelerine farklılaşır. Metinde açıklandığı gibi, belirtilen adımların çeşitli yönleri için kırmızı ile listelenen genler gereklidir.
Genetik soy izleme (Kutu 1) şunu gösterir: Pdx1 + hücreleri, kanal, adacık ve asiner hücreler dahil olmak üzere tüm olgun pankreas hücre tiplerinin progenitörlerini temsil eder (Gu ve diğerleri, 2002)(Şekil 1B). Pdx1 organ büyüyüp dallandıkça, pankreas gelişiminin ilk birkaç günü boyunca pankreasta geniş olarak ifade edilir (Şekil 2, 3). Ptf1a ifade erken aşamalarda benzer şekilde geniştir ve Kawaguchi ve diğerleri (Kawaguchi ve diğerleri, 2002), bir Ptf1a Kre nakavt alel, yani Ptf1a + hücreler, üç olgun soyun tümüne katkıda bulunur. Bu yazarlar ayrıca kanal ve adacık hücrelerinin küçük bir popülasyonunun Ptf1a Kre , muhtemelen bundan dolayı Ptf1a ekspresyon, yaklaşık olarak E13.5 ile asiner öncü hücrelerle sınırlı hale gelir (Şekil 2).
Kutu 1. Soy izleme ve pankreas gelişimi.Genetik soy izleme teknikleri, pankreas ve diğer dokuların gelişimi hakkında önemli bilgiler sağlamıştır. En yaygın soy izleme yaklaşımı, iki tarafla çevrili DNA parçalarını silebilen Cre rekombinazını kullanır. loxP (sözde floxed) siteleri(Branda ve Dymecki, 2004). Bir haberci genin her yerde ifadesinin olduğu fare suşları geliştirilmiştir. LacZ. Cre ekspresyonu, progenitör hücrelerde aktif olan bir promotör tarafından yürütüldüğünde, bu hücrelerin farklılaştırılmış yavruların çeşitli sınıflarındaki inişi izlenebilir (Gu ve diğerleri,2002 Kawaguchi ve diğerleri,2002) (bakınız Şekil 1). Tersine, eğer Cre insülin gibi bir farklılaşma belirteci ile birlikte eksprese edilirse, farklılaşmış hücrelerin embriyogenez veya yetişkinlik sırasında fenotiplerini değiştirip değiştirmediği belirlenebilir. Böyle bir yaklaşım, olgun α- ve β-hücrelerinin glukagon ve insülini birlikte eksprese eden progenitörlerden türetildiği hipotezini çürütmek için kullanıldı (Herrera, 2000). Bu nedenle soy izleme, histolojik çalışmalarda açık olmayan değerli bilgiler sunabilir. Bununla birlikte, tekniğin önemli bir sınırlaması, nispeten düşük çözünürlüğüdür: belirli bir Cre sürücüsü birden fazla farklı hücre tipini etiketlerse, bu sürücünün multipotent progenitörlerde mi yoksa ayrı doku kısıtlı öncü hücre sınıflarında mı aktif olduğunu ayırt etmek imkansızdır. Diğer bir sınırlama, rekombinasyonun bir analog girişi (yani hücre başına Cre ekspresyonunun seviyesini) bir dijital çıkışa (raportör gen aktive edilmiş veya edilmemiş) dönüştürmesidir. Bu nedenle, belirli bir Cre transgeni ilgilenilen bir dokuyu etiketleyemeyebilir, çünkü promotörü o dokunun progenitörlerinde tamamen sessizdir veya ekspresyon seviyesi rekombinasyon için çok önemli bir eşiğin altına düşer. Cre transgenleri, muhtemelen bu duyarlılık eşiğinden dolayı, genellikle belirli dokuların veya hücre tiplerinin eksik etiketlemesini verir.
Ptf1a ve Pdx1 her biri, aşağıda tartışıldığı gibi pankreas spesifikasyonunda çok önemli roller oynar, ancak yetişkin hücre tipine özgü gen ekspresyonundaki rolleri için tanımlanmıştır. Daha sonraki ifade aşamasıyla tutarlı olarak, Ptf1a bir asiner gen aktivatörü olarak tanımlandı (Krapp ve diğerleri, 1996) ve Ptf1a-eksik pankreas asiner hücrelerden tamamen yoksundur(Krapp ve ark., 1998). Pdx1, bu arada, sıçan insülininin bir düzenleyicisi olarak tanımlandı 1(Ins1) geni (Ohlsson ve diğerleri, 1993) ve E15.5'ten itibaren ekspresyonu esas olarak β-hücreleri ile sınırlı hale gelir. (Kemirgenlerin iki insülin geni olduğuna dikkat edin, primatlarda ise bu genlerin düzenlenmesi ve pankreas ekspresyonu hemen hemen aynı olduğu için yalnızca bir tane bulunur, ben bunlara topluca şu şekilde atıfta bulunuyorum: insülin.) geçişleri Pdx1 ve Ptf1a ekspresyon, progenitörlerin olgun endokrin ve ekzokrin hücrelere genel dönüşümü ile çakışır(Şekil 2, 3). Bu dönüşüm aynı zamanda bHLH transkripsiyon faktörü nörogenin 3'ün dinamik ifadesine de yansır (nörog3, Ayrıca şöyle bilinir Ngn3), özellikle adacık hücrelerinin öncüllerini işaretler (Gu ve diğerleri, 2002)(Şekil 1). Ngn3 + hücreleri erken organda az sayıda görünür, orta embriyogenez sırasında önemli ölçüde artar ve sonunda doğuma doğru azalır (Şekil 2, 3)(Gradwohl ve diğerleri, 2000 Schwitzgebel ve diğerleri, 2000). Bu nedenle, nöronlara benzer şekilde, adacık hücreleri normalde sınırlı bir gelişimsel pencere sırasında üretilir, bu sürece, onu önceden var olan adacık hücrelerinin çoğalmasından ayırt etmek için neojenez denir.
Pankreas gelişiminin aşamaları. Pankreas gelişiminin ilerlemesini temsil eden, gelişmekte olan embriyoların ve organların şematik kesitleri. (A) Organın özellikleri ile birlikte, Pdx1 ve Ptf1a bağırsak endoderminin iki sınırlı alanında ekspresyonu başlatır (en). Notokord (nt) ve aort(ao) dahil olmak üzere yakındaki dokular bu spesifikasyon sürecini destekleyebilir (Kim ve diğerleri, 1997 Lammert ve diğerleri, 2001 Yoshitomi ve Zaret, 2004).(B) Mezenkim (mes) ilk olarak kalınlaşan tomurcukları çevreler. Ngn3 + pro-endokrin hücreler belirir. (C) Müteakip büyüme, erken α hücrelerinin farklılaşmaya başladığı yoğun bir epitel tomurcuğu üretir. (NS) Daha fazla büyüme ve dallanma, β-hücresi ve asiner hücrelerin büyük bir farklılaşmasının yanı sıra progresif kısıtlama ile işaretlenen ikincil geçişten önce gelir. Pdx1 ve Ptf1a bu ilgili hücre tiplerine ifade.(E) Organ, ekzokrin asini ve kanallar arasına dağılmış farklı Langerhans adacıkları ile doğuştan olgun halini almıştır.
Pankreas gelişiminin aşamaları. Pankreas gelişiminin ilerlemesini temsil eden, gelişmekte olan embriyoların ve organların şematik kesitleri. (A) Organın özellikleri ile birlikte, Pdx1 ve Ptf1a bağırsak endoderminin iki sınırlı alanında ekspresyonu başlatır (en). Notokord (nt) ve aort(ao) dahil olmak üzere yakındaki dokular bu spesifikasyon sürecini destekleyebilir (Kim ve diğerleri, 1997 Lammert ve diğerleri, 2001 Yoshitomi ve Zaret, 2004).(B) Mezenkim (mes) ilk olarak kalınlaşan tomurcukları çevreler. Ngn3 + pro-endokrin hücreler belirir. (C) Müteakip büyüme, erken α hücrelerinin farklılaşmaya başladığı yoğun bir epitel tomurcuğu üretir. (NS) Daha fazla büyüme ve dallanma, β-hücresi ve asiner hücrelerin büyük bir farklılaşmasının yanı sıra progresif kısıtlama ile işaretlenen ikincil geçişten önce gelir. Pdx1 ve Ptf1a bu ilgili hücre tiplerine ifade.(E) Organ, ekzokrin asini ve kanallar arasında dağılmış farklı Langerhans adacıkları ile doğuştan olgun halini almıştır.
Endokrin spesifikasyonu ve farklılaşmasının dinamiği.(A-F) Fare dorsal pankreas (dp) gelişiminin çeşitli aşamalarında Pdx1 immüno-lekelemesinin Brightfield fotomikrografları. E11.5-E15.5'ten itibaren, Pdx1 pankreas epiteli boyunca (ve ayrıca arka midede, st) eksprese edilir ve adacık β-hücrelerinde korunurken asini (ac) ve kanallarda (du) daha sonra aşağı regüle edilir. (NS). (G-L) Pan-epitelyal işaretleyici E-cadherin (yeşil) ve adacık öncü işaretleyici Ngn3(kırmızı) için eşdeğer aşamalarda konfokal immünofloresan fotomikrograflar. Ngn3 ekspresyonu E11.5'te nadirdir, sekonder geçiş (E13.5-E15.5) sırasında çarpıcı biçimde zirve yapar ve E17.5'te tekrar düşer ve yenidoğan ve yetişkin pankreasta saptanamaz hale gelir. Ok uçları, dallanmış epitelin çevresinde proto-asiner kümeleri gösterir; Ngn3ifadesi sürekli olarak hariç tutulur. (BAY) Glukagon (yeşil) ve insülinin (kırmızı) eş odaklı tespiti. E11.5 ve E13.5'te glukagon + α-hücreleri nispeten yaygındır, oysa çok sayıda insülin + β-hücresi E13.5 sonrasına kadar saptanmaz. E17.5'ten itibaren, endokrin hücreler, çekirdeklerinde β-hücreleri ve periferal olarak dağılmış α-hücreleri ile tanınabilir adacıklar halinde toplanır. Tüm görüntülerde ölçek çubuğu, 50 μm.
Endokrin spesifikasyonu ve farklılaşmasının dinamiği.(A-F) Fare dorsal pankreas (dp) gelişiminin çeşitli aşamalarında Pdx1 immüno-lekelemesinin Brightfield fotomikrografları. E11.5-E15.5'ten itibaren, Pdx1 pankreas epiteli boyunca (ve ayrıca arka midede, st) eksprese edilir ve adacık β-hücrelerinde korunurken asini (ac) ve kanallarda (du) daha sonra aşağı regüle edilir. (NS). (G-L) Pan-epitelyal işaretleyici E-cadherin (yeşil) ve adacık öncü işaretleyici Ngn3(kırmızı) için eşdeğer aşamalarda konfokal immünofloresan fotomikrograflar. Ngn3 ekspresyonu E11.5'te nadirdir, sekonder geçiş (E13.5-E15.5) sırasında çarpıcı biçimde zirve yapar ve E17.5'te tekrar düşer ve yenidoğan ve yetişkin pankreasta saptanamaz hale gelir. Ok uçları, dallı epitelin çevresinde proto-asiner kümeleri gösterir; Ngn3ifadesi sürekli olarak hariç tutulur. (BAY) Glukagon (yeşil) ve insülinin (kırmızı) eş odaklı tespiti. E11.5 ve E13.5'te glukagon + α-hücreleri nispeten yaygındır, oysa çok sayıda insülin + β-hücresi E13.5 sonrasına kadar saptanmaz. E17.5'ten itibaren, endokrin hücreler, çekirdeklerinde β-hücreleri ve periferal olarak dağılmış α-hücreleri ile tanınabilir adacıklar halinde toplanır. Tüm görüntülerde ölçek çubuğu, 50 μm.
Ngn3 Gelişmekte olan pankreasta merkezi olarak yer alan kanal benzeri epitel hücrelerinde eksprese edilir, bu hücreler farklılaştıkça, aşağı regüle olurlar. Ngn3, epitelden çıkın ve proto-adacık yapılarına toplanır (Pictet ve Rutter, 1972 Schwitzgebel ve diğerleri, 2000). Önemli olarak, endokrin farklılaşma spektrumu embriyogenez yoluyla değişir, α-hücreleri oldukça erken doğar (bkz. ., 1991 Pictet ve Rutter, 1972) (Şekil 2, 3). İlginç bir şekilde, β-hücre farklılaşması, organın farklı bir bölgesinde (Şekil 2), 'ikincil geçiş' olarak adlandırılan bir dönemde (Pictet ve Rutter, 1972) asiner hücrelerinkiyle aynı anda meydana gelir. Yeni farklılaşmış adacık hücreleri, doğuma doğru düşük proliferasyon seviyelerini sürdürmelerine rağmen bölünemezler (Sander ve ark., 2000).
Adacıkların kanal benzeri progenitörlerden ortaya çıktığı gözlemi, olgun pankreas kanalının yenilenmiş β-hücresi neogenezine koaksiyel olabileceğine dair uzun süredir devam eden bir umudun doğmasına yol açmıştır. Göreceğimiz gibi, bunun normal pankreasta mı meydana geldiği, yoksa in vitro olarak mı indüklenebileceği belirsizliğini koruyor. Aynı belirsizlik, nakledilebilir β hücrelerinin tüm potansiyel kaynakları için de geçerlidir. Kesin bir şekilde β-hücre neogenezi sergileyen tek doku embriyonik pankreastır ve bu başarıyı başka bir yerde yeniden üretmek muhtemelen bunun nasıl olduğunu yerinde anlamamızı gerektirecektir.
DanStem'de yürütülen araştırma
Görüntü Yrd.Doç.Dr. tarafından yapılmıştır. Jacqueline Ameri Semb grubundan
Normal pankreas gelişimi sırasında meydana gelen önemli gelişim aşamalarını özetlemek suretiyle, insan pluripotent kök hücreleri (hPSC'ler) nihai olarak olgun insülin üreten beta hücrelerine yönlendirilebilir. Alt panel, pankreasta bulunan tüm hücreleri oluşturma kapasitesine sahip pankreas progenitörlerinden (PP'ler, orta floresan görüntü) oluşan bir ara aşamaya yönlendirilen farklılaşmamış hPSC'lerin (soldaki görüntü) parlak alan görüntüsünü gösterir. beta hücreleri (sağ floresan görüntüsü). Profesör Henrik Semb ve grubu şu anda laboratuvarımızda türetilen hPSC'den türetilen insülin ifade eden hücrelerin güvenliğini ve etkinliğini test etmek için bir faz 1/2 denemesi planlıyorlar. Ayrıca, beta hücreleri üretmek için başlangıç hücre popülasyonu olarak kullanmak amacıyla PP'leri genişletmek için yöntemler geliştirmek için çalışıyorlar.
başkanlığındaki grup Profesör Anne Grapin-Botton Hücresel ve organ mimarisinin hücrelerin pankreastaki kader seçimleri üzerindeki etkisini ve bu bilginin hücre farklılaşmasını daha özel hücre tiplerine kontrol etmek için hücre sinyaliyle nasıl bütünleştiğini anlamaya odaklanır. Genel amaç, pankreas gelişimini bozan insan sendromlarına yeni bir bakış açısı kazandırmak ve gelecekteki hücre bazlı Diyabet tedavisi için fonksiyonel, insülin üreten beta hücrelerinin üretilmesine daha fazla rehberlik etmektir. Üç boyutlu (3D) mimari, pankreasta hücre farklılaşması için önemlidir. Bununla birlikte, embriyonik kök hücrelerin beta hücrelere farklılaşmasını yönlendirmeyi amaçlayan mevcut protokoller, genellikle bir tabağın dibinde yetiştirilen hücrelere 2 boyutlu olarak uygulanır. Grup, mini pankreasın dağılmış atalardan 3 boyutlu kendi kendine organizasyonuna yol açan bir in vitro kültür sistemi geliştirmede başarılı olmuştur. Progenitör hücreler, kök hücrelerin erken torunlarıdır ve muazzam bir şekilde genişleyebilir, ancak süresiz olarak değil. Bu hücreler birçok pankreas hücre tipi oluşturabilir.
Serup grubu araştırmalarını pankreasın gelişim biyolojisi üzerine odaklar ve pankreas hücre tiplerinin büyümesini ve farklılaşmasını düzenleyen sinyal olaylarını genel olarak anlamak ve insülin üreten beta hücresine özel vurgu yaparak pankreasın gelişimsel biyolojisine odaklanır. Grubun Notch sinyal yolu ile özel bir ilgisi vardır. Profesör Palle Serup ve grubunun son çalışmaları, Notch'in etki ettiği zamansal pencere(ler)in yanı sıra sinyal yönünün anlaşılmasının, insan embriyonik kök hücrelerinden tamamen işlevsel beta hücrelerinin üretilmesi için protokoller oluşturmak için bilgilendirici olacağını ileri sürüyor.
Anahtar noktaları
Tip 1 diabetes mellitus (T1DM) için kesin bir tedavi, hem β-hücre açığını hem de insülin eksprese eden hücrelere karşı otoimmün yanıtı ele alacaktır.
İnsülini eksprese eden hücreler, hem embriyonik hem de yetişkin kökenli kök hücrelerin ve ayrıca genetik olarak yeniden programlanmış ve farklılaşmış hücrelerden farklılaşma yoluyla elde edilmiştir.
İnsülin eksprese eden hücrelerin türetilmesi için en etkili farklılaşma protokolleri, normal embriyonik gelişimi özetler
Embriyonik pankreasın gelişimini düzenleyen transkripsiyon faktörlerinin bilgisi, β hücrelerini elde etmek için kullanılan farklı stratejilerin değerlendirilmesine yardımcı olmuştur.
Klinik deneyler, T1DM'li hastalarda bağışıklık tepkisini bastırmak için kemik iliği kaynaklı mezenkimal stromal hücreleri ve göbek kordonu kan hücrelerini kullanmıştır.
Zorluklar devam etse de, T1DM için etkili bir kök hücre tedavisi olasılığı, öngörülebilir gelecek için gerçekçi bir hedeftir.
Soyut
Tip 2 diabetes mellitus vakaları son yıllarda önemli ölçüde artmıştır. Dünya çapındaki araştırmacılar, yeni etkili tedaviler geliştirmek için biyoloji, tıp, doku mühendisliği ve mikroteknoloji bilgilerini birleştiriyorlar. Mevcut araştırmanın önemli bir yönü, hastalık gelişimini etkileyen çeşitli faktörleri test etmek ve yeni tedavileri ve ilaçları değerlendirmek için tam bir üç boyutlu pankreas adacıkları modeli geliştirmektir. Birkaç yöntem, üç boyutlu araştırma modellerinin geliştirilmesine izin vermiştir. Uygun mikro yapı geometrisine sahip çip üzerinde Lab sistemlerinin kullanımı, makro ölçekli problemlere umut verici bir çözümdür. Böyle bir cihaz, vücutta hakim olan koşulları yansıtan eksiksiz bir platformun geliştirilmesine izin verir. Çip üzerinde organ platformları, esas olarak akciğer, kalp ve karaciğer hastalıkları çalışmalarında başarıyla kullanılmaktadır. Bu derleme, hem mikro ölçekli hem de mikroakışkan sistemlerde üç boyutlu pankreatik adacık yapılarının oluşturulmasına ilişkin mevcut bilgi durumunu sunmaktadır. Bu tür cihazların geometrisini geliştirmenin en önemli yönlerini vurgularız. Ayrıca, pankreas adacıklarından salgılanan hormonların saptanması için uygun analitik saptama yöntemlerini tartışıyoruz ve uygun Çipte Lab sistemleriyle birlikte bir Mikro Toplam Analiz Sistemi (μTAS) olarak kullanılabilir.
Hepatik kök hücreler
Karaciğer dokusundan yetişkin kök/progenitör hücreler, karaciğer ve pankreas embriyonik endoderm içinde ortak bipotansiyel öncü hücreleri paylaştığından, insülin üreten hücreler yapmak için iyi bir kaynaktır. Birçok çalışma, yetişkin hepatositlerinin, insan fetal karaciğer hücrelerinin ve hepatik kök hücrelerin, beta hücre transkripsiyon faktörlerinin zorla ekspresyonu ve/veya harici mikro-ortamın manipüle edilmesiyle insülin üreten hücrelere farklılaştırılabileceğini göstermiştir.
Jin ve ark. yakın zamanda, rejeneratif karaciğerden türetilen ölümsüzleştirilmiş karaciğer epitelyal progenitör hücrelerinin, Pdx-1 ile stabil bir şekilde transdükte edildiğini ve ardından insülin eksprese eden hücrelere farklılaştırdıkları çeşitli büyüme faktörleri ile tedavi edildiğini bildirdi. Bu hücreler, glukoza yanıt olarak insülin salgıladı ve bu hücrelerin transplantasyonu, STZ ile indüklenen diyabetik scid farelerde diyabeti iyileştirdi (24). Farelerin karaciğerinde Pdx-1'in ektopik ekspresyonu insülin ekspresyonunu indükledi ve STZ ile indüklenen diyabeti iyileştirdi (25). Pdx-1'in yapısal bir aktif formu olan Pdx1-VP16'nın karaciğerde NeuroD veya Ngn-3 ile birlikte ekspresyonu, hepatositlerin insülin eksprese eden hücrelere farklılaşmasını daha verimli bir şekilde indüklemiştir (26).
Hepatositlere ve safra kanalı epiteline farklılaşabilen sıçan karaciğer oval kök hücreleri, yüksek glukoz ortamında kültürlendiğinde pankreas endokrin hücrelerine farklılaşır, glukoza yanıt olarak insülin salgılar ve STZ ile indüklenen diyabetik NOD'da hiperglisemiyi tersine çevirme yeteneğine sahiptir. scid fareler (27). Pdx-1 eksprese eden insan fetal karaciğer progenitör hücreleri, insülin eksprese eden hücrelere dönüşebilir (28).
Makaleyi tekrar gözden geçir/>Nazia Parveen ve />Sangeeta Dhawan *
- Çeviri Araştırmaları ve Hücresel Terapötikler Departmanı, Arthur Riggs Diyabet ve Metabolizma Araştırma Enstitüsü, City of Hope, Duarte, CA, Amerika Birleşik Devletleri
Pankreas beta hücreleri, insülin hormonu salgılayarak glukoz homeostazının düzenlenmesinde merkezi bir rol oynar. Azalmış fonksiyon ve kütle nedeniyle beta hücrelerinin başarısızlığı ve sonuçta ortaya çıkan insülin yetmezliği, glisemik kontrolün düzensizliğini tetikleyerek diyabete neden olabilir. DNA metilasyonu ile epigenetik düzenleme, tamamen işlevsel beta hücresi fenotipini tanımlayan ve beta hücresi büyümesini düzenleyen gen ekspresyon modellerini şekillendirmede merkezidir. Aşamaya özgü DNA metilasyonunun oluşturulması, fetal gelişim sırasında beta hücre farklılaşmasına rehberlik ederken, DNA replikasyonu sırasında bu imzaların sadık bir şekilde restorasyonu, doğum sonrası yaşamda beta hücre kimliğinin ve işlevinin korunmasını sağlar. Soy spesifik transkripsiyon faktörü ağları, düzenleyici özgüllüğü arttırmak ve gen ekspresyon paternlerinin stabilitesini sağlamak için spesifik genomik bölgelerde metillenmiş DNA ile etkileşime girer. Recent genome-wide DNA methylation profiling studies comparing islets from diabetic and non-diabetic human subjects demonstrate the perturbation of beta cell DNA methylation patterns, corresponding to the dysregulation of gene expression associated with mature beta cell state in diabetes. This article will discuss the molecular underpinnings of shaping the islet DNA methylation landscape, its mechanistic role in the specification and maintenance of the functional beta cell phenotype, and its dysregulation in diabetes. We will also review recent advances in utilizing beta cell specific DNA methylation patterns for the development of biomarkers for diabetes, and targeting DNA methylation to develop translational approaches for supplementing the functional beta cell mass deficit in diabetes.
Son sözler
It is becoming increasingly apparent that mitochondrial dysfunction is associated with many different clinical defects. As there is currently no reliable therapeutic that can rescue mitochondrial function, we should welcome all advances that are grounded in thorough research. Numerous reports indicate that defects can apparently be ameliorated by either endogenous or exogenous mitochondrial transplantation. We should consider these approaches with an open mind, providing the supporting data have been thoroughly validated. For patients with a poor prognosis, such as those children with Pearson's syndrome, it is argued that any treatment that shows any potential of success could be considered even if we may not understand exactly how the procedure works. The key to progress is that we must be convinced that the treatment is indeed working. It will certainly be interesting to follow the outcome of this trial.