¿Cuál es la causa de la diabetes tipo 1? ¿Por qué los científicos mapean las células para descubrirlo?

Hay alrededor de 100 billones de células que conforman el cuerpo humano. Un nuevo esfuerzo de mega-ciencia catalogará e imaginará cada uno de los 200 o más tipos de células de los 80 órganos conocidos e identificará los genes que están activos en estas células.

Este nuevo esfuerzo sigue los pasos del Proyecto Genoma Humano que envolvió la biología durante los años 90 y principios de los 2000. Ahora los científicos han concebido un nuevo y emocionante desafío: crear un mapa celular de todo el cuerpo humano, un proyecto llamado Human BioMolecular Atlas Program, o HuBMAP. La Universidad de Florida es uno de los cinco centros participantes de mapeo de tejidos. Aquí, en el Centro UF, nos encargamos de mapear el timo, los ganglios linfáticos y el bazo, todos los componentes clave del sistema inmunológico.

He estado estudiando la diabetes tipo 1, o diabetes juvenil, durante casi 35 años, y junto con mis otros colegas del Instituto de Diabetes UF, he estado tratando de encontrar una manera de prevenir y curar la enfermedad. Esto ha sido un desafío hasta hace poco, porque no sabíamos qué causaba la diabetes tipo 1.

Nuestro objetivo como centro de mapeo de tejidos es identificar los tipos únicos de células, qué proteínas producen y qué genes están activados, y construir un modelo tridimensional virtual de cada órgano. Este mapa informará la investigación de muchas enfermedades, incluida la diabetes tipo 1.

¿Por qué es importante entender las causas de la diabetes tipo 1?

Sabemos que la diabetes tipo 1 es un llamado "trastorno autoinmune". En la diabetes tipo 1, se cree que las células inmunitarias conocidas como "linfocitos T" destruyen las células beta pancreáticas que son responsables de producir insulina, que regula el nivel de azúcar. en nuestra sangre

Hace poco más de una década, frustrada por la incapacidad de prevenir y curar la enfermedad, comencé una iniciativa para recolectar páncreas humanos de donantes de órganos con diabetes tipo 1, así como de personas sin la enfermedad. El último grupo se recolectó para proporcionar una comprensión de un páncreas sano "normal". Hasta la fecha, hemos recolectado el páncreas de más de 500 personas. Hemos distribuido estos tejidos a unos 230 proyectos en 21 países de todo el mundo. Los resultados de este esfuerzo han llevado a nuevos descubrimientos que han reescrito nuestra comprensión de cómo se desarrolla esta enfermedad.

Los pacientes diagnosticados con diabetes tipo 1, aproximadamente 25,000 por año solo en los EE. UU., Se enfrentan a una dependencia de por vida de las inyecciones diarias de insulina para sobrevivir y tienen un alto riesgo de desarrollar complicaciones médicas a largo plazo, como ceguera, enfermedad renal, pies entumecidos, extremidades Amputaciones y enfermedades cardiovasculares. Hoy en día, se estima que casi 1.25 millones de personas en los EE. UU. Viven con este trastorno.

Por más molestas que sean estas complicaciones para las personas con la enfermedad, quizás lo más desalentador sean los muchos factores cotidianos del estilo de vida que deben controlarse o controlarse para controlar la enfermedad: controlar los carbohidratos, estimar el ejercicio, evaluar los niveles de azúcar en la sangre y administrar insulina. para evitar niveles altos y bajos de glucosa en sangre. Estos representan solo algunos de los desafíos diarios asociados con la enfermedad.

Por estos motivos, el objetivo de nuestros esfuerzos colectivos de investigación en el Instituto de Diabetes de la UF siempre ha sido comprender qué causa esta enfermedad. Saber eso nos permitiría predecir quién está en riesgo, identificar formas de prevenir la progresión de la enfermedad y desarrollar una terapia curativa.

¿Por qué estudiar estos órganos?

La diabetes tipo 1 es una de las más de 80 enfermedades autoinmunes conocidas que, por razones desconocidas, el sistema inmunológico se vuelve contra sí mismo. Más allá de la autoinmunidad, las respuestas inmunitarias también son un componente clave para la salud en términos de combatir el cáncer y las enfermedades infecciosas. Desde nuestra experiencia, al estudiar el páncreas y la diabetes tipo 1, vemos grandes avances en la comprensión del papel de la inmunidad en cada uno de estos entornos a través del mapeo. Permitirá una inmersión profunda de cómo funciona el sistema inmunológico.

En un individuo sano, las células T solo se activan cuando responden a infecciones o células cancerosas. Pero en aquellos predispuestos a enfermedades autoinmunes, ciertas células T pueden activarse erróneamente por las proteínas "propias", lo que las lleva a destruir tejidos sanos.

En otras circunstancias, como el cáncer o las enfermedades infecciosas, el sistema inmunológico no proporciona una respuesta lo suficientemente sólida como para ser efectivo. O las células del sistema inmunológico proliferan de manera incontrolable, lo que conduce a cánceres de sangre y linfáticos como el linfoma y la leucemia. Esta es la razón por la cual el timo, el bazo y los ganglios linfáticos son tejidos de interés para quienes estudian el sistema inmunitario humano sano. Los investigadores deben comprender la línea de base saludable de todos estos órganos para que podamos reconocer cuándo las cosas comienzan a funcionar mal y cambian, lo que lleva a enfermedades autoinmunes, cáncer y enfermedades infecciosas. Expresado de otra manera, primero debemos entender qué constituye el sistema linfático normal a lo largo de la vida humana.

¿Por qué es importante definir lo normal?

Podrías preguntarte de dónde sacamos exactamente estas células normales. Como lo hemos hecho en los últimos 11 años, obtendremos tejidos humanos de grado de trasplante de donantes de órganos fallecidos a través de Organizaciones de Obtención de Órganos, después de que un miembro de la familia o un ejecutor legal otorgue el consentimiento informado. Dados en un momento de duelo, estos preciosos regalos anatómicos, que en el caso del bazo, el timo y los ganglios linfáticos no son utilizables para los procedimientos de trasplante que salvan vidas, proporcionan un recurso inimitable para la investigación y el descubrimiento científicos.

Solo los tejidos considerados "normales", no afectados por patologías conocidas u observables, se incluirán en estos estudios iniciales. Recolectaremos tejidos de donantes que van desde bebés hasta adultos hasta los 70 años. Esperamos que esto proporcione información sobre cómo la edad altera los tipos y la salud de todas las células en cada órgano.

En el Instituto de Diabetes UF un equipo multidisciplinario que incluye biólogos celulares y moleculares, hematopatólogos que estudian muestras clínicas linfáticas, ingenieros biomédicos, inmunólogos y muchos otros colaborarán para el programa HuBMAP. De hecho, el centro de mapeo de tejidos UF colaborará ampliamente con una red global de expertos en microscopía de vanguardia y recolección de datos.

Estamos estableciendo una línea de imagen para detectar docenas de proteínas y moléculas de ARN que caracterizan los nervios, los vasos sanguíneos, el tejido de soporte conocido como estroma y las células inmunitarias de cortes de tejido, utilizando ocho formas diferentes de microscopía.

Dentro de los primeros dos años de HuBMAP, planeamos mapear el bazo, el timo y los ganglios linfáticos de 11 donantes de órganos.

Esperamos que los datos resultantes revelen nuevos tipos de células, estructuras moleculares y celulares, interacciones entre células y sus implicaciones funcionales en la anatomía y fisiología humana. Por lo tanto, se espera que el Programa de Atlas BioMolecular Humano tridimensional de alta resolución facilite el descubrimiento.

A medida que llego a los 50 años de mi vida, la cantidad de colegas, amigos y familiares afectados por la enfermedad aumenta cada año. También me convertí recientemente en abuelo. Me gustaría pensar que lo que nos proponemos hacer tendrá un impacto dramático en la salud humana para las generaciones actuales y futuras. Eso sería un regalo legado.

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation por Mark Atkinson. Lee el artículo original aquí.