Se espera que el sistema de pseudoislotes avance en la investigación sobre el páncreas y la diabetes
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La estructura tridimensional multicelular de los islotes pancreáticos humanos, las áreas del páncreas que contienen células endocrinas o productoras de hormonas, ha presentado desafíos para los investigadores a medida que estudian y manipular la función de estas células, pero los investigadores del Centro Médico de la Universidad de Vanderbilt ahora han desarrollado un sistema de pseudoislotes que permite un estudio mucho más fácil de la función de los islotes.
Un islote pancreático se compone principalmente de células beta, células alfa y células delta, pero también incluye muchas células de apoyo, como células endoteliales, fibras nerviosas y células inmunitarias, que actúan en conjunto como un mini órgano para controlar la glucosa en sangre a través de secreción de hormonas. La insulina, secretada por las células beta de los islotes, reduce la glucosa en sangre al estimular la absorción de glucosa en los tejidos periféricos, mientras que el glucagón, secretado por las células alfa de los islotes, eleva la glucosa en sangre a través de sus acciones en el hígado.
Disfunción de estas células de los islotes es un componente principal de todas las formas de diabetes, y una mejor comprensión de esta disfunción puede conducir a un mejor tratamiento y control de la enfermedad. Los científicos de Vanderbilt y otros en todo el mundo han identificado objetivos potenciales para la diabetes utilizando modelos de ratón y tejido humano, sin embargo, la falta de un sistema para manipular estas vías en las células de los islotes humanos ha limitado el campo.
El equipo de VUMC dirigido por Marcela Brissova, Ph.D., profesora investigadora de Medicina y directora del Núcleo de adquisición y análisis de islotes del Centro de investigación y capacitación en diabetes, comenzó a intentar un protocolo para el sistema de pseudoislotes en 2016, realizando innumerables ensayos. A finales de 2017, Rachana Haliyur, entonces MD/Ph.D. de Vanderbilt. estudiante, combinó medios que contienen factores que respaldan las células vasculares y las células endocrinas en lo que el grupo denominó Vanderbilt Pseudoislet Media. El equipo observó cómo las células comenzaban a reagregarse u organizarse de una manera que se parecía a los islotes nativos.
«Muchas cosas en la ciencia suceden por casualidad, y esta fue una de ellas», dijo Brissova. «Lo intentamos y fallamos muchas veces, y básicamente se redujo a los medios que usamos para nuestras células. En nuestra publicación reciente, proporcionamos todos los detalles experimentales y nuestro protocolo para que otros puedan hacer los medios y crear pseudoislotes en sus propios laboratorios. «
Debido a la estructura compleja del islote humano, es difícil introducir y manipular células más allá de la primera capa celular de la esfera del islote. El sistema de pseudoislote permite a los investigadores separar el islote pancreático en células individuales, introducir un virus en las células que permite la manipulación genética y luego combinar las células nuevamente en un pseudoislote. Esto permite a los investigadores enfocarse en ciertos tipos de células o replicar los cambios que ocurren en la enfermedad y estudiarlos en el entorno tridimensional del islote.
John «Jack» Walker, MD/Ph.D. estudiante del grupo de investigación Powers & Brissova, continuó refinando el protocolo del sistema de pseudoislotes y fue coautor de un estudio reciente basado en el sistema publicado en JCI Insight, una revista de acceso abierto publicada por la Sociedad Estadounidense de Investigación Clínica (ASCI) .
El sistema de pseudoislotes permitió a los investigadores de VUMC examinar más claramente las vías de señalización intracelular, lo que permitió la manipulación genética de esas vías para cambiar su función y comprender mejor cómo se altera la secreción de insulina y glucagón con esa manipulación. Determinaron que la activación de la señalización de la proteína Gi reducía la secreción de insulina y glucagón, mientras que la activación de la señalización de la proteína Gq estimulaba la secreción de glucagón, pero tenía efectos estimulantes e inhibidores sobre la secreción de insulina.
Además, este enfoque permitió a los científicos introducir biosensores en las células de los islotes para medir los eventos de señalización intercelular dentro de las células y comprender mejor cómo se relacionan con la secreción de hormonas.
Otro avance fue la combinación del sistema de pseudoislotes con un dispositivo de microfluidos único, desarrollado por co- autores Matthew Ishahak y Ashutosh Agarwal, Ph.D., de la Universidad de Miami, que permitió a los investigadores documentar simultáneamente los cambios tanto en los iones de calcio como en la secreción de hormonas.
«Lo emocionante de este enfoque es que deconstruyamos el islote para nuestra manipulación y lo reconstruyamos para comprender las consecuencias funcionales a un nivel más amplio», dijo Walker. «Dado que volvimos a juntar las células de los islotes, podemos observar la secreción de insulina y glucagón, pero de manera coordinada. Ambos perfiles de secreción medidos reflejan las interacciones dentro de los islotes que también están ocurriendo».
Este trabajo se benefició enormemente del entorno de investigación y la infraestructura de Vanderbilt, en particular el Centro de Investigación y Capacitación en Diabetes (DRTC) financiado por los Institutos Nacionales de Salud (NIH) y el recurso compartido de imágenes de células de Vanderbilt.
«Otra dirección de la investigación será la creación de pseudoislotes que reproduzcan un estado de enfermedad específico, como pseudoislotes que se parecen a los islotes nativos de un individuo con diabetes tipo 1», dijo Haliyur.
«Nuestro sistema está siendo utilizado en muchos proyectos dentro de nuestro propio grupo y también por nuestros colegas, por lo que será realmente emocionante ver cómo se ramificará en diferentes áreas de la biología de los islotes», dijo Brissova. «Creo que este sistema nos ayudará a traducir mejor la información de los estudios con modelos de ratón, probar los efectos de los genes identificados por los estudios de diabetes tipo 1 y tipo 2 en humanos, y estudiar mejor los mecanismos de futuras terapias».
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El estudio de los islotes pancreáticos puede estimular los avances en el tratamiento de la diabetes Proporcionado por la Universidad de Vanderbilt Cita: Se espera que el sistema de pseudoislotes avance en la investigación del páncreas y la diabetes (31 de julio de 2020) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-07-pseudoislet-advance-pancreas-diabetes.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.