Quina és la causa de la diabetis tipus 1? Per què els científics mapen les cèl·lules per saber-ne

Hi ha al voltant de 100 bilions de cèl·lules que formen el cos humà. Un nou esforç de mega ciència catalogarà i representarà els 200 o més tipus de cèl·lules dels 80 òrgans coneguts i identificarà els gens que són actius en aquestes cèl·lules.

Aquest nou esforç segueix els talons del Projecte Genoma Humà que va envoltar la biologia durant els anys noranta i principis de 2000. Ara els científics han concebut un repte nou i emocionant: crear un mapa cel·lular de tot el cos humà, un projecte anomenat Human BioMolecular Atlas Program, o HuBMAP. La Universitat de Florida és un dels cinc centres de mapatge de teixits participants. Aquí, al Centre UF, ens encarreguem de mapejar el timus, els ganglis limfàtics i la melsa, tots els components clau del sistema immunitari.

Des de fa gairebé 35 anys he estat estudiant diabetis tipus 1 o diabetis juvenil, i juntament amb els meus altres companys de l'Institut de diabetis d'UF, he estat tractant de trobar una manera de prevenir i guarir la malaltia. Fins ara, això ha estat un repte, ja que no sabíem què va causar la diabetis tipus 1.

El nostre objectiu com a centre de mapatge de teixits és identificar els tipus únics de cèl·lules, quines proteïnes produeixen i quins gens estan activats i construir un model tridimensional virtual de cada òrgan. Aquest mapa informarà sobre la investigació de moltes malalties, incloses la diabetis tipus 1.

Per què és important entendre les causes de la diabetis tipus 1?

Sabem que la diabetis tipus 1 és l'anomenada "malaltia autoimmune". En la diabetis tipus 1, es creu que les cèl·lules immunitàries conegudes com a "limfòcits T" destrueixen les cèl·lules beta pancreàtiques que són responsables de produir insulina, que regula el nivell de sucre. a la nostra sang.

Fa poc més d'una dècada, frustrada per la impossibilitat de prevenir i curar la malaltia, vaig començar una iniciativa per recollir pàncrees humans de donants d'òrgans amb diabetis tipus 1 i aquells sense la malaltia. Aquest últim grup es va recollir per tal d’entendre la comprensió d’un pàncrees saludable “normal”. Fins ara, hem recopilat el pàncrees de més de 500 individus. Hem distribuït aquests teixits a uns 230 projectes a 21 països de tot el món. Els resultats d’aquest esforç han donat lloc a nous descobriments que han reescrit la nostra comprensió de com es desenvolupa aquesta malaltia.

Els pacients diagnosticats de diabetis tipus 1, uns 25.000 anuals només als EUA, tenen una dependència permanent de les injeccions d’insulina diàries per tal de sobreviure i tenen un alt risc de desenvolupar complicacions mèdiques a llarg termini incloent la ceguesa, la malaltia renal, els peus entumits i les extremitats amputacions i malalties cardiovasculars. Avui, es calcula que gairebé 1,25 milions de persones als EUA viuen amb aquest trastorn.

Tan molest com aquestes complicacions són per a persones amb la malaltia, potser encara més descoratjadores són els molts factors de la vida quotidiana que han de ser controlats o comptabilitzats per mantenir la malaltia en control: supervisar els hidrats de carboni, estimar l'exercici, avaluar els nivells de sucre en la sang i administrar insulina. per evitar nivells elevats i baixos de glucosa en sang. Aquests representen només alguns dels reptes associats a la malaltia diària.

Per aquestes raons, l’objectiu dels nostres esforços d’investigació col·lectiva a l’Institut de la Diabetis d’UF ha estat sempre entendre què causa aquesta malaltia. Saber que ens permetria predir qui està en risc, identificar maneres de prevenir la progressió de la malaltia i desenvolupar una teràpia curativa.

Per què estudiar aquests òrgans?

La diabetis tipus 1 és només una de les més de 80 malalties autoimmunes conegudes que, per raons desconegudes, el sistema immunitari es torna contra si mateix. Més enllà de l'autoinmunitat, les respostes immunitàries són també un component clau per a la salut en termes de lluita contra el càncer i les malalties infeccioses. Des de la nostra experiència, estudiant el pàncrees i la diabetis tipus 1, veiem grans passos per entendre el paper de la immunitat en cadascun d’aquests paràmetres mitjançant el mapatge. Permetrà una immersió profunda del funcionament del sistema immunitari.

En una persona sana, les cèl·lules T només es fan actives quan es respon a infeccions o cèl·lules cancerígenes. Però en aquells predisposats a malalties autoimmunes, certes cèl·lules T poden activar-se de forma errònia per proteïnes "auto", fent-les destruir els teixits sans.

En altres circumstàncies, com el càncer o les malalties infeccioses, el sistema immunitari no proporciona una resposta suficientment robusta per ser eficaç. O les cèl·lules del sistema immunitari proliferen de manera incontrolable, provocant càncers de sang i limfàtics com el limfoma i la leucèmia. Per això, el timo, la melsa i els ganglis limfàtics són teixits d’interès per a aquells que estudien el sistema immunitari humà saludable. Els investigadors han d’entendre la línia de base saludable per a tots aquests òrgans, de manera que puguem reconèixer quan les coses comencen a funcionar malament i canviar, provocant malalties autoimmunes, càncer i malalties infeccioses. Expressat d’altra manera, primer hem d’entendre el que constitueix el sistema limfàtic normal a tota la vida humana.

Per què és important definir normal?

Potser us preguntem exactament on obtenim aquestes cèl·lules normals. Com hem fet durant els últims 11 anys, obtindrem teixits humans de grau de trasplantament de donants d’òrgans morts a través d’Organitzacions de contractació d’òrgans, després que un membre de la família o un executor legal proporcioni consentiment informat. Donats en un moment de dolor, aquests preciosos regals anatòmics, que en el cas de la melsa, timus i ganglis limfàtics no són utilitzables per als procediments de trasplantament salvavides, proporcionen un recurs inimitable per a la investigació i el descobriment científics.

Només els teixits considerats "normals" - no afectats per patologies conegudes o observables - s’inclouran en aquests estudis inicials. Recollirem teixits de donants que van des de infants a adults de fins a 70 anys. Esperem que això proporcioni una idea de com l’edat modifica els tipus i la salut de totes les cèl·lules de cada òrgan.

A l'Institut de Diabetis d'UF hi ha un equip multidisciplinari que inclou biòlegs cel·lulars i moleculars, hematopatòlegs que estudien mostres limfàtiques clíniques, enginyers biomèdics, immunòlegs i molts altres col·laboraran en el programa HuBMAP. De fet, el centre de mapatge de teixits UF col·laborarà àmpliament amb una xarxa global d'experts en microscopi i recopilació de dades d'avantguarda.

Estem establint un oleoducte per detectar desenes de molècules de proteïnes i ARN que caracteritzen els vasos sanguinis, els teixits de suport coneguts com estroma i cèl·lules immunitàries a partir de rodanxes de teixit, utilitzant vuit diferents formes de microscòpia.

Dins dels primers dos anys d’HuBMAP, tenim previst cartografiar la melsa, l’estre i els ganglis limfàtics d’11 donants d’òrgans.

Esperem que les dades resultants revelin nous tipus de cèl·lules, estructures moleculars i cel·lulars, les interaccions cèl·lula-cel·lular i les seves implicacions funcionals en l'anatomia i la fisiologia humanes. Per tant, es preveu que el programa d’Atlas BioMolecular Humana tridimensional d’alta resolució faciliti la descoberta.

Mentre he tocat la meva vida a finals dels 50, el nombre de companys de feina, amics i familiars afectats per la malaltia augmenta anualment. Recentment també em vaig convertir en avi. M'agradaria pensar que el que proposem fer tindrà un impacte espectacular sobre la salut humana tant per a les generacions actuals com per a les futures. Seria un regal heretat.

Aquest article va ser publicat originalment a The Conversation de Mark Atkinson. Llegiu l'article original aquí.