შეუძლიათ თუ არა ხელოვნურ უჯრედებს ჩაანაცვლონ ფუნქციადაკარგული ინსულინის წარმომქმნელი უჯრედები?

ხელოვნური ბეტა-უჯრედი, შექმნილია ლიპიდური ბუშტისგან (იასამნისფერი), რომელიც უფრო მცირე, ინსულინით სავსე ვეზიკულების (მწვანე) მატარებელია. გამოსახულება მიღებულია კრიოსკანირებადი ელექტრონული მიკროსკოპით (cryo-SEM) და შეღებილია.

დიაბეტით დაავადებულებმა მნიშვნელოვანი სარგებელი მიიღეს სისხლში შაქრის დონის კონტროლისა და მონიტორინგის მიმართულებით მიღწეული ტექნოლოგიური წარმატებების შედეგად, მაგრამ ისინი კვლავ იმედით ელიან წამალს. ყველაზე შთამბეჭდავი მიმართულებებიდან ზოგიერთი მიმართულია კუჭქვეშა ჯირკვლის იმ ბეტა-უჯრედების ფუნქციების შეცვლაზე, რომლებიც არ არიან დიაბეტით დაზიანებული. მსგავსი რიგის ბოლო სტრატეგიას ეწოდება AβCs ( ხელოვნური ბეტა-უჯრედები).

როგორც ზემოთ მოყვანილ გამოსახულებაზე ჩანს, AβCs წარმოადგენენ სპეციალურად შექმნილ ლიპიდურ ბუშტუკებს, რომელთაგან თითოეული შეიცავს ასეულობით უფრო მცირე ზომის სფეროსებურ, ინსულინით სავსე, ვეზიკულებს. AβCs დაპროექტებულია ისე, რომ "შეიგრძნოს" გლუკოზის დონის მომატება სისხლში, გამოიწვიოს ბიოქიმიური ცვლილებები ვეზიკულაში და ინსულინის გარკვეული ნაწილის ავტომატური გამოთავისუფლება მანამდე, სანამ სისხლში გლუკოზის დონე არ დაუბრუნდება ნორმას.

I ტიპის დიაბეტიანი თაგვების კვლევებისას, აღმოაჩინეს, რომ AβCs -ის ერთ ინექციას კანქვეშ შეუძლია სისხლში გლუკოზის დონის გაკონტროლება 5 დღემდე. იმედის აზრი იმაშია, რომ დამატებითი ოპტიმიზაციისა და ტესტირების შედეგად დიაბეტით დაავადებულები შეძლებენ AβCs -ის მიღებას საწებურების (patches) საშუალებით, რომლებიც უმტკივნეულოდ ეკრობა კანზე.

ჯგუფი, რომელსაც ხელმძღვანელობენ Zhen Gu from the University of North Carolina, Chapel Hill, and North Carolina State University, Raleigh, ახალი გამოკვლევები დაიწყო დიდი ორშრიანი ბუშტუკით, რომელიც წააგავს ბეტა-უჯრედის გარეთა პლაზმურ მემბრანას. ის შეავსეს მცირე ზომის ვეზიკულებით, რომლებიც შეიცავდა ისეთივე ტიპის ლაბორატორიულ ინსულინს, რომელიც ამჟამად გამოიყენება დიაბეტის სამკურნალოდ, მოახდინეს რა ზრდასრულ ბეტა-უჯრედებში ინსულინის შესანახი გრანულების იმიტაცია.

შემდეგი ამოცანა იყო ის, რომ AβCs -ს ემუშავათ, როგორც ნამდვილ ბეტა უჯრედებს. ამას კი დაჭირდა დიდი დრო და გამომგონებლობა. მკვლევარებმა გამოიყენეს გლუკოზის გადამტანი ძირითადი ცილა GLUT2, რეალური ბეტა უჯრედებიდან და მიამაგრეს AβCs -ის გარეთა ზედაპირზე. რამაც საშუალება მისცა GLUT2-ს შეეკავშირებინა გლუკოზის მოლეკულები და შეეტანა ვეზიკულაში.

იქ კი ფერმენტი შაქარს გარდაქმნის მჟავად, რითაც ამცირებს рН-ს ვეზიკულის შიგნით. მჟავიანობის მატება თავისთავად იწვევს მცირე ვეზიკულების ზედაპირზე ცვლილებებს, რის გამოც მისი ზედაპირული პეპტიდები ეკვრიან გარეთა დიდი ვეზიკულის შიდა პეპტიდებს. ამის შედეგად დიდი და პატარა ვეზიკულების მემბრანები ერთიანდება და ინსულინი გადმოედინება გარეთ.

იმის მიხედვით, თუ როგორ უბრუნდება გლუკოზის დონე ნორმას უჯრედის გარეთ, ასევე მცირდება მისი კონცენტრაცია ბუშტუკის შიგნით და ასევე იზრდება рН. მომატებული рН კი ახდენს ვეზიკულების შერწყმის ბლოკირებას და თითქმის წყვეტს ინსულინის გამოტანას AβCs -ის გარეთ, მანამდე, სანამ ამის საჭიროება იქნება.

როგორც იტყობინება ჟურნალი Nature Chemical Biology, AβCs -ის ტესტებმა ლაბორატორიულ ნარევებში აჩვენა, რომ ისინი განსაკუთრებით მგრძნობიარენი არიან გლუკოზის უჯრედგარე კონცენტრაციის ცვლილებაზე პირველი 15 საათის განმავლობაში. ჰიპერგლიკემიის პირობებში AβCs -მა სწრაფად დაიწყეს ინსულინის გამოყოფა, ზუსტად ისე, როგორც იყო წინასწარ დაგეგმილი მათი მოქმედება. როცა გლუკოზის კონცენტრაცია უბრუნდება ნორმას, გამოიყოფა ინსულინის მინიმალური რაოდენობა.

მაგრამ იმუშავებენ კი AβCs ასევე სხეულის შიგნით? ამის გასარკვევად მკვლევარებმა I ტიპის დიაბეტიან თაგვს შეუყვანეს კანქვეშ AβCs უჯრედები წყალზე დამზადებული გელის საშულებით. აღსანიშნავია, რომ ერთი საათის განმავლობაში გლუკოზის დონემ ნორმამდე დაიწია და შენარჩუნდა რამდენიმე დღის განმავლობაში.

ცდის გასართულებლად იმავე თაგვებს შეუყვანეს გლუკოზის ხსნარი. პირველადი სწრაფი ზრდის შემდეგ გლუკოზის დონე დაუბრუნდა ნორმას იმავე სიჩქარით, როგორც ჯანმრთელი თაგვების შემთხვევაში. მკვლევარები ვარაუდობენ, რომ AβCs არატოქსიურია თაგვებისთვის. ოთხი კვირის განმავლობაში AβCs ცარიელდება და სრულად განიცდის ბიოდეგრადაციას იმუნური პასუხის გარეშე.

კვლევის შედეგები გვიჩვენებენ, რომ AβCs შესაძლებელია იმპლანტირებულ იქნას უშუალოდ ადამიანის კანში საინექციო გელის საშუალებით და იმუნოდეპრესანტების გარეშე. უფრო მეტიც, ისინი შეიძლება ორგანიზმში მოხვდნენ დასაკრავი საწებურების საშუალებით, მასზე არსებული მიკრონემსებით, რომლებიც არ გამოიწვევენ ტკივილს. ამ ჯგუფმა უკვე შეიმუშავა ასეთი საწებურები მედიკამენტების ორგანიზმში შეტანის შერეული დანართებისთვის. ის ამბობს, რომ შემდეგი ნაბიჯია - შემოწმდეს ახალი AβCs ცხოველთა უფრო დიდ მოდელებზე, იმ იმედით, რომ გადავალთ ადამიანებთან კლინიკურ გამოკვლევებზე.