Matutukoy ba ng 'kalidad' ng mga β cell kung magkakaroon ka ng diabetes?

Kung tila parami nang parami ang mga taong kilala mo na nakikitungo sa diabetes, tama ka. Ang epidemya ng diabetes ay hindi tinatawag na isang epidemya nang walang kabuluhan: Ayon sa American Diabetes Association, higit sa 10% ng populasyon ng US — humigit-kumulang 38.4 milyong katao — ay nagkaroon ng diabetes noong 2021, na may isa pang 1.2 milyong tao na na-diagnose bawat taon.

Ang type 2 diabetes ay nabubuo kapag ang katawan ay nagiging lumalaban sa insulin, isang hormone na tumutulong sa pag-regulate ng mga antas ng glucose sa dugo. Ang insulin ay ginawa ng mga pancreatic β-cells, at sa type 2 diabetes, pinapataas nila ang produksyon ng insulin sa pagtatangkang gawing normal ang mga antas ng asukal, ngunit kahit na ito ay hindi sapat, at ang mga β-cells ay tuluyang naubos. Dahil sa kanilang pangunahing papel, ang functional mass ng β-cells—iyon ay, ang kabuuang bilang at kakayahang gumana—ay tumutukoy sa panganib na magkaroon ng diabetes.

Gayunpaman, ang mga β-cell ay hindi pare-pareho kahit sa parehong tao - nahahati sila sa mga subtype, na ang bawat isa ay naiiba sa aktibidad ng pagtatago, kaligtasan ng buhay, at kakayahang hatiin. Sa madaling salita, ang bawat β-cell subtype ay may iba't ibang "level ng fitness" - at kung mas mataas ito, mas mabuti. Habang lumalaki ang diabetes, nagbabago ang mga proporsyon ng ilang mga subtype ng β-cell. Ngunit nananatili ang pangunahing tanong: binabago ba ng diabetes ang komposisyon at kondisyon ng mga β-cell, o ang mga pagbabagong ito ba ang humahantong sa sakit?

Doon pumapasok ang mga siyentipiko na sina Guoqiang Gu, Emily Hodges, at Ken Lau ng Vanderbilt University. Ang kanilang kamakailang trabaho, na inilathala sa journal Nature Communications, ay isang hakbang patungo sa pag-unawa kung ang functional mass ng β cells ay maaaring tumaas upang mabawasan ang panganib ng type 2 diabetes. Sina Gu at Lau ay mga propesor ng cell at developmental biology, at si Hodges ay isang assistant professor ng biochemistry.

Ang pag-aaral ng mga subtype ng β-cell ay hindi isang madaling gawain. Ang pinakakaraniwang paraan na ginagamit ay ang "terminal analysis ng mga sample sa single-cell level," ibig sabihin ay isang beses lang maaaring pag-aralan ng mga scientist ang mga partikular na β-cells — at kapag sila ay ganap na nabuo. Hindi ito nagpapahintulot sa amin na subaybayan ang pagbuo ng parehong subtype ng cell sa iba't ibang yugto: pagkita ng kaibhan, pagkahinog, paghahati, pagtanda, kamatayan, atbp. Ang kakayahang obserbahan ang mga ito sa lahat ng mga yugto ay magbibigay ng isang mas mahusay na pag-unawa sa kung paano nagbabago ang estado ng mga selula sa paglipas ng panahon o sa ilalim ng iba't ibang mga kondisyon ng physiological.

Upang malampasan ang limitasyong ito, bumuo sina Gu, Hodges, at Lau ng isang paraan upang permanenteng i-tag ang mga progenitor cell na nagbubunga ng mga β cell na may iba't ibang kumbinasyon ng expression ng gene. Ang mga tag na ito ay nagbigay-daan sa mga mananaliksik na subaybayan ang parehong mga subtype ng β cell sa iba't ibang yugto ng pag-unlad, at sagutin ang mga pangunahing tanong nang may higit na kumpiyansa.

Ang kanilang pananaliksik ay nagbunga ng tatlong pangunahing natuklasan:

1. Ang mga progenitor cells na bumubuo ng mga β cell na may iba't ibang mga genetic marker sa mga embryo ng mouse ay nagbubunga ng mga subtype ng β cell na may iba't ibang antas ng "fitness" sa mga daga ng may sapat na gulang. Nakakatulong ito upang maunawaan kung paano nabuo ang mga subtype at kung paano mamanipula ang prosesong ito sa hinaharap upang mapataas ang proporsyon ng "malusog" na mga β cell at mabawasan ang panganib ng diabetes.
2. Ang diyeta ng mga babaeng daga sa panahon ng pagbubuntis ay direktang nakakaapekto sa ratio ng mataas na gumagana sa mababang gumaganang mga β-cell sa mga supling. Halimbawa, kung ang ina ay pinakain ng high-fat diet at napakataba, ang kanyang mga supling ay may mas kaunting glucose-sensing β-cells. Kinukumpirma ng modelong ito na ang labis na katabaan ng ina ay nagdaragdag ng panganib ng diabetes sa mga supling. Nagbibigay ito sa mga doktor at mananaliksik ng mas mahusay na pag-unawa sa papel ng pagmamana at kalusugan ng ina.
3. Ang mga subtype ng β-cell na natukoy sa mga daga ay may mga analog sa pancreas ng tao. Bukod dito, ang subtype na may pinakamalaking fitness sa mga tao ay nababawasan sa mga pasyenteng may type 2 diabetes. Bagama't hindi lahat ng natuklasan sa hayop ay direktang naaangkop sa mga tao, iminumungkahi ng mga resulta na ang mga modelo ng mouse ay maaaring maging kapaki-pakinabang para sa pag-unawa sa biology ng tao at diabetes.

Ang mga mananaliksik ngayon ay nagpaplano na pag-aralan kung paano eksaktong epigenetic pattern (ang nabanggit na gene expression marker) ay nabuo at pinananatili sa iba't ibang mga β-cell subtypes at kung paano ang kanilang pagkagambala ay nakakaapekto sa cellular function.

"Gamit ito at iba pang pananaliksik, maaaring posible sa hinaharap na bumuo ng suplemento sa pandiyeta para sa mga buntis na kababaihan na nagbabawas sa panganib ng diabetes sa bata," sabi ni Gu.

Ang iba pang mahahalagang katanungan ay nananatili: posible ba, halimbawa, upang mapabuti ang pagganap na kalidad ng mga β-like na mga cell na nagmula sa mga embryonic stem cell ng tao sa pamamagitan ng modulating DNA methylation (isa sa mga epigenetic marker)? Kung gayon, maaari bang gamitin ang mga naturang β-cell sa transplant therapy, kung saan ang mga pasyente na may type 2 diabetes ay inilipat ng mga β-cell na may mataas na antas ng fitness?

Ang mga sagot sa mga tanong na ito ay nananatiling mahahanap.