Generar células beta pancreáticas completamente funcionales en el laboratorio ha sido un desafío para los investigadores de diabetes. Cuando las células madre humanas se convierten en células beta en un plato, solo alcanzan una etapa precursora, incapaces de madurar por completo; esto les impide producir eficazmente insulinaen respuesta a la glucosa. Ahora, los científicos informan el 12 de abril en metabolismo celular he descubierto una proteína que activa el proceso de maduración in vitro, superando este obstáculo de larga data en el desarrollo de la terapia de diabetes.
"En un plato, con este interruptor, es posible producir una célula beta humana funcional que responde casi tan bien como lo natural", dice el autor principal Ronald Evans, biólogo molecular en el Instituto Salk. "Esto ha sidoun gran bloqueo, y superarlo ha sido un gran desafío para el campo "
Para crear diferentes tipos de células en el laboratorio, las células madre deben ser inducidas por el camino de la determinación: las rutas de ramificación que las células fetales normalmente viajan para convertirse en neuronas, células de la piel, células musculares o cualquier otro tipo de células.Hay muchos puntos de desarrollo entre una célula madre y un tipo de célula completamente desarrollada, y para las células beta pancreáticas, las células madre se han estancado históricamente en una etapa temprana cuando crecían en el laboratorio. "Todos se quedaron estancados en este punto", dice Evans.
Para determinar las diferencias entre las células beta fetales y adultas y determinar qué podría desencadenar el siguiente paso en el proceso, Evans y sus colegas analizaron los transcriptomos de las células humanas. Descubrieron que una proteína del receptor nuclear, el receptor relacionado con el estrógeno γ ERRγ, se produjo en cantidades mucho mayores en las células beta adultas. El equipo de Evans había trabajado previamente con la proteína, lo que ayuda a promover la carrera de resistencia.
"En el músculo, ERRγ induce un mayor crecimiento mitocondrial y promueve el uso oxidativo de azúcares y lípidos para generar energía", dice Evans. "Fue un poco sorprendente ver que las células beta producen un alto nivel de este regulador, perolas células beta tienen que liberar cantidades masivas de insulina rápidamente para controlar los niveles de azúcar. Es un proceso muy intensivo en energía ".
Cuando los investigadores criaron ratones que carecían de ERRγ, las células beta de los animales no podían producir insulina en respuesta a los picos de glucosa en la sangre. Pero cuando el equipo instruyó a las células humanas similares a beta cultivadas en el laboratorio para producir más ERRγ, "Voilà,"dice Evans." Esas células en cultivo comenzaron a responder a la glucosa y a liberar insulina ".
Para probar aún más las células maduras, los investigadores las trasplantaron en ratones diabéticos. Desde el primer día del trasplante, las células produjeron insulina en respuesta a los picos de glucosa en la sangre de los ratones, aliviando la diabetes modelada. "Estábamos muy emocionados".cuando vimos eso ", dice Evans. Activar el interruptor ERRγ solo es suficiente para madurar las células similares a beta in vitro, con el poder de rescatar la diabetes in vivo, concluye el equipo.
Mirando hacia atrás, en condiciones de laboratorio constantes, dice Evans, las células beta crecidas simplemente estaban atrapadas en la etapa fetal. Cuando un feto se está desarrollando, recibe niveles constantes de glucosa de la madre y no tiene que producir insulina para controlar suazúcar en la sangre. "Creemos que este interruptor de ERRγ molecular es un evento crítico para lograr la funcionalidad adulta", dice Evans, y agrega que el interruptor probablemente se activa normalmente cuando un bebé respira por primera vez, lo que oxigena la sangre y ayuda a desencadenar el metabolismo oxidativo.
"Creo que este trabajo nos traslada a una nueva era en la creación de células beta funcionales a voluntad", dice Evans. Los investigadores planean explorar este proceso en modelos más complicados para tratar la diabetes.
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