Ett samarbete mellan finska och svenska forskare banar väg för behandling med cellterapi vid diabetes. I en ny vetenskaplig artikel presenterar forskarna förbättrade metoder för att framställa insulinproducerande betaceller från stamceller. Det här väcker förhoppningar om att i framtiden kunna behandla typ 1-diabetes med stamceller. 

Insulin är ett livsviktigt hormon som reglerar vårt blodsocker och behövs för att kroppens celler skall kunna tillgodogöra sig energi från kolhydraterna i maten. Hormonet produceras av betaceller i bukspottkörtelns Langerhanska öar. Vid typ 1-diabetes förstörs dessa celler, och insulin måste tillföras genom dagliga injektioner.

Ett samarbete mellan forskare vid Helsingfors och Uppsala universitet har nu resulterat i förbättrade metoder för att framställa betaceller från stamceller, vilket väcker förhoppningar om framtida behandling av typ 1-diabetes med stamceller. 

Funktionen av stamcellsproducerade betaceller har hittills varit otillräcklig för att komma i fråga för behandling av patienter, men när forskarna systematiskt jämförde de nya cellerna med celler från organdonatorer visade de sig ha stora likheter. Insulinfrisättningen fungerade normalt inte bara i cellodlingsexperiment utan var tillräcklig för att normalisera blodsockret efter transplantation till diabetiska möss. 

Den del av arbetet som utförts i Uppsala har letts av professorerna Anders Tengholm och Sebastian Barg vid Institutionen för medicinsk cellbiologi och varit inriktat på analyser av cellernas funktion med avancerad mikroskopi och elektrofysiologiska tekniker. Forskarna kunde bland annat påvisa att elektriska impulser och förändringar av cellulära budbärarmolekyler i de stamcellsgenererade cellerna till stor del liknade dem i betaceller från människans bukspottkörtel. Det upptäcktes även vissa skillnader, som också avspeglades i cellernas genuttryck och ämnesomsättning.

– Vissa reaktioner verkar vara svagare än i våra kroppsegna betaceller men de nya cellerna har ändå en mycket välutvecklad förmåga att frisätta insulin när sockernivån stiger, säger Anders Tengholm. 

I samband med arbetet har en produktion av insulinproducerande celler från stamceller etablerats vid Uppsala universitet av professor Per-Ola Carlsson och docent Joey Lau Börjesson. Studien, som publicerades i tidskriften Nature Biotechnology, definierar en ny standard för anpassning av cellproduktionsmetoderna. En så omfattande karakteristik av stamcellsgenererade betaceller har aldrig gjorts tidigare. 

– Resultaten kommer att utgöra en viktig grund för fortsatt forskning med mål att utveckla cellterapi för typ 1-diabetes, säger Anders Tengholm. 

Referens: 

Balboa D, Barsby T, Lithovius V, Saarimäki-Vire J, Omar-Hmeadi M, Dyachok O, Montaser H, Lund PE, Yang M, Ibrahim H, Näätänen A, Chandra V, Vihinen H, Jokitalo E, Kvist J, Ustinov J, Nieminen AI, Kuuluvainen E, Hietakangas V, Katajisto P, Lau J, Carlsson PO, Barg S, Tengholm A, Otonkoski T:  Functional, metabolic and transcriptional maturation of stem cell derived beta cells. Nature Biotechnology, DOI: 10.1038/s41587-022-01219-z

Läs abstract och artikeln

https://www.nature.com/articles/s41587-022-01219-z

Abstract

Transplantation of pancreatic islet cells derived from human pluripotent stem cells is a promising treatment for diabetes. Despite progress in the generation of stem-cell-derived islets (SC-islets), no detailed characterization of their functional properties has been conducted. Here, we generated functionally mature SC-islets using an optimized protocol and benchmarked them comprehensively against primary adult islets. Biphasic glucose-stimulated insulin secretion developed during in vitro maturation, associated with cytoarchitectural reorganization and the increasing presence of alpha cells. Electrophysiology, signaling and exocytosis of SC-islets were similar to those of adult islets. Glucose-responsive insulin secretion was achieved despite differences in glycolytic and mitochondrial glucose metabolism. Single-cell transcriptomics of SC-islets in vitro and throughout 6 months of engraftment in mice revealed a continuous maturation trajectory culminating in a transcriptional landscape closely resembling that of primary islets. Our thorough evaluation of SC-islet maturation highlights their advanced degree of functionality and supports their use in further efforts to understand and combat diabetes.

Press release från Uppsala Universitet

Nyhetsinfo

www red DiabetologNytt