Ученые определили главный ген-регулятор для раннего эмбрионального развития поджелудочной железы и других органов, что приблизило исследователей к внедрению стволовых клеток в клетки поджелудочной железы в качестве возможного лекарства от диабета 1 типа.
Исследователи из Медицинского центра детской больницы Цинциннати сообщают о своих выводах в «Ячейке развития» 21 июля.
Помимо важного значения для исследований диабета, это исследование предлагает новое понимание врожденных дефектов, затрагивающих поджелудочную железу и желчевыводящую систему, путем заключения, что оба органа имеют общую клеточную родословную в раннем эмбрионе мыши.
По словам исследователей, это открытие опровергает давнее мнение о том, что происхождение желчевыводящей системы связано с ранним эмбриональным формированием печени. Поджелудочная железа регулирует пищеварение и уровень сахара в крови, а желчная система жизненно важна для пищеварения. Если органы не сформируются должным образом во время внутриутробного развития, это может привести к летальному исходу.
В исследовании сообщается, что один ген, Sox17 (фактор транскрипции, который контролирует, какие гены включаются или выключаются в клетке) является ключевым регулятором, дающим команду клеткам ранних эмбрионов мыши стать либо клеткой поджелудочной железы, либо частью билиарной системы.
Первый автор статьи – Джейсон Спенс, доктор философии.D., научным сотрудником лаборатории старшего исследователя Джеймса Уэллса, доктора философии.D., научный сотрудник отдела биологии развития в Детском Цинциннати и доцент педиатрии Медицинского колледжа Университета Цинциннати.
"Мы показываем, что Sox17 действует как тумблер или бинарный переключатель, запускающий каскад генетических событий," сказал доктор. Уэллс. "При нормальном эмбриональном развитии, когда у вас есть неопределившаяся клетка, если Sox17 идет в одну сторону, клетка становится частью билиарной системы. В противном случае клетка становится частью поджелудочной железы."
Это открытие продвигает текущие исследования доктора. Уэллс и его команда направят эмбриональные стволовые клетки в бета-клетки поджелудочной железы, которые, по мнению ученых, можно использовать для лечения диабета 1 типа. Заболевание возникает, когда иммунная система атакует вырабатывающие инсулин бета-клетки в поджелудочной железе, обычно разрушая их без возможности восстановления до того, как болезнь будет диагностирована.
"Благодаря этому исследованию, показывающему, что включение или выключение одного гена у эмбриона мыши дает команду клетке стать панкреатической или желчной, теперь мы посмотрим, можно ли использовать тот же ген, Sox17, чтобы заставить эмбриональную стволовую клетку стать желчной. клетка вместо клетки поджелудочной железы. Это может быть использовано однажды для замены больной поджелудочной железы или желчного протока у людей," сказал доктор. Уэллс.
Исследование объясняет, что Sox17 изначально работает в сочетании с двумя другими генами (факторами транскрипции Pdx1 и Hes1), чтобы решить, судьба какого органа вентральных клеток-предшественников передней кишки будет принимать. Исследования показали, что ключевая роль Sox17 начинается, когда эмбриону мыши исполняется 81/2 дня. Если Sox17 переключается в одну сторону, и его экспрессия подавляется взаимодействием с Hes1, то Pdx1 более или менее берет на себя ответственность за формирование вентральной части поджелудочной железы. Если Sox17 переключается в другую сторону, чтобы увеличить свою экспрессию, ген помогает запустить формирование желчевыводящей системы.
Доктор. Уэллс и его коллеги также используют данные текущего исследования для проведения экспериментов, которые должны выявить, какие другие гены включаются или выключаются в молекулярном каскаде, который запускается Sox17.
"Хотя Sox17 является главным переключателем, он запускает молекулярный каскад переключателей, и дефект любого из них может привести к поломке всего процесса, что приведет к врожденным дефектам поджелудочной железы и желчевыводящей системы," Доктор. Уэллс сказал.
Джеффри Уитсетт, M.D., исполнительный директор Детского перинатального института Цинциннати и один из авторов настоящего исследования сказал, что исследование дает важные подсказки для врачей, управляющих врожденными дефектами поджелудочной железы и желчевыводящей системы, в том числе желчных протоков и желчного пузыря. Пороки развития в этой области желудочно-кишечного тракта могут вызвать закупорку желчных протоков или кишечника. Одним из распространенных дефектов является состояние, называемое атрезией желчевыводящих путей, при котором желчные протоки блокируются, вызывая накопление желчи, что приводит к потенциальному повреждению поджелудочной железы или печени.
"Младенцы в отделениях интенсивной терапии новорожденных часто рождаются с тяжелыми с медицинской точки зрения врожденными дефектами. Настоящие исследования помогают раскрыть сложные генетические системы, контролирующие формирование желудочно-кишечного тракта, и обеспечивают основу для будущих методов лечения заболеваний, влияющих на формирование и функцию поджелудочной железы, печени и желчных протоков," Доктор. Уитсетт сказал.
Источник: Медицинский центр детской больницы Цинциннати (новости: в Интернете)