Voiko β-solujen "laatu" määrittää, kehittyykö sinulle diabetes?

Jos tuntuu siltä, että yhä useammat tuntemasi ihmiset kärsivät diabeteksesta, olet oikeassa. Diabetesepidemiaa ei kutsuta epidemiaksi syyttä: American Diabetes Associationin mukaan yli 10 prosentilla Yhdysvaltain väestöstä – noin 38,4 miljoonalla ihmisellä – oli diabetes vuonna 2021, ja vuosittain toiset 1,2 miljoonaa ihmistä sairastuivat.

Tyypin 2 diabetes kehittyy, kun elimistöstä tulee resistentti insuliinille, hormonille, joka auttaa säätelemään verensokeritasoja. Haiman β-solut tuottavat insuliinia, ja tyypin 2 diabeteksessa ne lisäävät insuliinin tuotantoa yrittäessään normalisoida verensokeritasoja, mutta tämäkään ei riitä, ja β-solut lopulta ehtyvät. Keskeisen roolinsa vuoksi β-solujen toiminnallinen massa – eli niiden kokonaismäärä ja toimintakyky – määrää diabeteksen kehittymisen riskin.

Beetasolut eivät kuitenkaan ole yhdenmukaisia edes samalla henkilöllä – ne jaetaan alatyyppeihin, joista jokainen eroaa eritysaktiivisuutensa, selviytymisensä ja jakautumiskykynsä suhteen. Toisin sanoen jokaisella beetasolualatyypillä on erilainen "kuntotaso" – ja mitä korkeampi se on, sitä parempi. Diabeteksen kehittyessä joidenkin beetasolualatyyppien osuudet muuttuvat. Mutta keskeinen kysymys on edelleen: muuttaako diabetes beetasolujen koostumusta ja tilaa, vai johtavatko juuri nämä muutokset sairauteen?

Tässä kohtaa Vanderbiltin yliopiston tiedemiehet Guoqiang Gu, Emily Hodges ja Ken Lau astuvat kuvaan. Heidän tuore työnsä, joka julkaistiin Nature Communications -lehdessä, on askel kohti ymmärrystä siitä, voidaanko β-solujen toiminnallista massaa lisätä tyypin 2 diabeteksen riskin vähentämiseksi. Gu ja Lau ovat solu- ja kehitysbiologian professoreita, ja Hodges on biokemian apulaisprofessori.

Β-solujen alatyyppien tutkiminen ei ole helppo tehtävä. Yleisin käytetty menetelmä on "näytteiden terminaalianalyysi yksisolutasolla", mikä tarkoittaa, että tutkijat voivat tutkia tiettyjä Β-soluja vain kerran – ja vasta sitten, kun ne ovat täysin kehittyneet. Tämä ei anna meille mahdollisuutta seurata saman solutyypin kehitystä eri vaiheissa: erilaistuminen, kypsyminen, jakautuminen, ikääntyminen, kuolema jne. Mahdollisuus tarkkailla niitä kaikissa vaiheissa antaisi paremman ymmärryksen siitä, miten solujen tila muuttuu ajan myötä tai erilaisissa fysiologisissa olosuhteissa.

Tämän rajoituksen voittamiseksi Gu, Hodges ja Lau kehittivät menetelmän, jolla β-soluja synnyttävät progenitorisolut merkitään pysyvästi erilaisilla geenien ilmentymisen yhdistelmillä. Näiden merkkien avulla tutkijat pystyivät seuraamaan samoja β-solujen alatyyppejä eri kehitysvaiheissa ja vastaamaan perustavanlaatuisiin kysymyksiin suuremmalla varmuudella.

Heidän tutkimuksensa tuotti kolme päätulosta:

1. Hiiren alkioissa eri geneettisten markkereiden omaavia β-soluja muodostavat progenitorisolut, jotka synnyttävät aikuisilla hiirillä eriasteisia β-solujen alatyyppejä. Tämä auttaa ymmärtämään, miten alatyypit muodostuvat ja miten tätä prosessia voidaan tulevaisuudessa manipuloida "terveiden" β-solujen osuuden lisäämiseksi ja diabeteksen riskin vähentämiseksi.
2. Naarashiirten ruokavalio tiineyden aikana vaikuttaa suoraan jälkeläisten hyvin ja heikosti toimivien β-solujen suhteeseen. Esimerkiksi jos emo saa runsaasti rasvaa sisältävää ruokavaliota ja on lihava, hänen jälkeläisillään on vähemmän glukoosia aistivia β-soluja. Tämä malli vahvistaa, että äidin lihavuus lisää diabeteksen riskiä jälkeläisillä. Tämä antaa lääkäreille ja tutkijoille paremman ymmärryksen perinnöllisyyden ja äidin terveyden roolista.
3. Hiirillä tunnistetuilla β-solujen alatyypeillä on vastineita ihmisen haimassa. Lisäksi ihmisillä parhaiten soveltuva alatyyppi on heikentynyt tyypin 2 diabetesta sairastavilla potilailla. Vaikka kaikkia eläinlöydöksiä ei voida suoraan soveltaa ihmisiin, tulokset viittaavat siihen, että hiirimallit voivat olla hyödyllisiä ihmisen biologian ja diabeteksen ymmärtämisessä.

Tutkijat aikovat nyt selvittää, miten epigeneettiset mallit (edellä mainitut geenien ilmentymismerkit) tarkalleen ottaen muodostuvat ja ylläpidetään eri β-solualatyypeissä ja miten niiden häiriintyminen vaikuttaa solujen toimintaan.

"Tämän ja muun tutkimuksen avulla tulevaisuudessa voi olla mahdollista kehittää raskaana oleville naisille ravintolisä, joka vähentää lapsen diabeteksen riskiä", Gu sanoo.

Muita tärkeitä kysymyksiä on edelleen: onko esimerkiksi mahdollista parantaa ihmisen alkion kantasoluista peräisin olevien β-tyyppisten solujen toiminnallista laatua moduloimalla DNA:n metylaatiota (yksi epigeneettisistä markkereista)? Jos on, voitaisiinko tällaisia β-soluja käyttää elinsiirtohoidossa, jossa tyypin 2 diabeetikoille siirretään korkean kelpoisuustason omaavia β-soluja?

Näihin kysymyksiin vastaukset ovat vielä etsimättä.