Nguyên nhân của bệnh tiểu đường loại 1 là gì? Tại sao các nhà khoa học lập bản đồ các tế bào để tìm hiểu

Có khoảng 100 nghìn tỷ tế bào tạo nên cơ thể con người. Một nỗ lực khoa học lớn mới sẽ lập danh mục và hình ảnh cho mỗi trong số 200 loại tế bào trở lên từ 80 cơ quan đã biết và xác định các gen đang hoạt động trong các tế bào này.

Nỗ lực mới này tiếp nối sau dự án Bộ gen người đã nhấn chìm sinh học trong những năm 1990 và đầu những năm 2000. Bây giờ các nhà khoa học đã hình thành một thách thức mới và thú vị: tạo ra một bản đồ di động của toàn bộ cơ thể con người, một dự án có tên là Chương trình bản đồ sinh học của con người, hay HuBMAP. Đại học Florida là một trong năm trung tâm lập bản đồ mô tham gia. Ở đây tại Trung tâm UF, chúng tôi có trách nhiệm lập bản đồ tuyến ức, hạch bạch huyết và lách - tất cả các thành phần chính của hệ thống miễn dịch.

Tôi đã nghiên cứu về bệnh tiểu đường Loại 1, hay bệnh tiểu đường vị thành niên, trong gần 35 năm và cùng với các đồng nghiệp khác của tôi tại Viện Tiểu đường UF, tôi đã cố gắng tìm cách để ngăn ngừa và chữa khỏi bệnh. Điều này đã là một thách thức cho đến gần đây, bởi vì chúng tôi đã không biết điều gì gây ra bệnh tiểu đường Loại 1.

Mục tiêu của chúng tôi là một trung tâm lập bản đồ mô là xác định các loại tế bào duy nhất, protein mà chúng tạo ra và gen nào được bật và xây dựng mô hình ba chiều ảo của mỗi cơ quan. Bản đồ này sẽ thông báo cho nghiên cứu về nhiều bệnh, bao gồm cả bệnh tiểu đường Loại 1.

Tại sao việc hiểu nguyên nhân của bệnh tiểu đường loại 1 lại quan trọng?

Chúng ta biết rằng bệnh tiểu đường loại 1 là một bệnh rối loạn tự miễn dịch, được gọi là bệnh tiểu đường loại 1, các tế bào miễn dịch được gọi là tế bào lympho tế bào T được cho là phá hủy các tế bào beta tuyến tụy chịu trách nhiệm sản xuất insulin, điều chỉnh mức độ đường trong máu của chúng tôi.

Chỉ hơn một thập kỷ trước, thất vọng vì không thể phòng ngừa và chữa khỏi căn bệnh này, tôi đã bắt đầu một sáng kiến ​​thu thập tuyến tụy của con người từ những người hiến tạng bị tiểu đường Loại 1 cũng như những người không mắc bệnh. Nhóm thứ hai được thu thập để cung cấp sự hiểu biết về một tuyến tụy khỏe mạnh bình thường. Đến nay, chúng tôi đã thu thập tuyến tụy từ hơn 500 cá nhân. Chúng tôi đã phân phối các mô này cho khoảng 230 dự án tại 21 quốc gia trên thế giới. Kết quả của nỗ lực này đã dẫn đến những khám phá mới đã viết lại sự hiểu biết của chúng tôi về cách căn bệnh này phát triển.

Bệnh nhân được chẩn đoán mắc bệnh tiểu đường Loại 1, khoảng 25.000 mỗi năm chỉ riêng ở Mỹ, phải đối mặt với sự phụ thuộc suốt đời vào việc tiêm insulin hàng ngày để sống sót và có nguy cơ cao bị biến chứng y khoa lâu dài bao gồm mù lòa, bệnh thận, tê chân, chân tay cắt cụt, và bệnh tim mạch. Ngày nay, ước tính có gần 1,25 triệu người ở Mỹ sống chung với chứng rối loạn này.

Vì những biến chứng này gây khó chịu cho những người mắc bệnh, có lẽ còn đáng ngại hơn là nhiều yếu tố lối sống hàng ngày phải được kiểm soát hoặc tính toán để kiểm soát bệnh: theo dõi carbohydrate, ước tính tập thể dục, đánh giá lượng đường trong máu và tiêm insulin để tránh cả mức đường huyết cao và thấp. Đây chỉ là một vài trong số những thách thức liên quan đến bệnh hàng ngày.

Vì những lý do này, mục tiêu của những nỗ lực nghiên cứu tập thể của chúng tôi tại Viện Tiểu đường UF luôn là tìm hiểu nguyên nhân gây ra căn bệnh này. Biết rằng điều đó sẽ cho phép chúng tôi dự đoán ai có nguy cơ, xác định các cách để ngăn chặn sự tiến triển của bệnh và phát triển một liệu pháp chữa bệnh.

Tại sao phải nghiên cứu những cơ quan này?

Bệnh tiểu đường loại 1 là một trong số hơn 80 bệnh tự miễn được biết đến, vì những lý do chưa biết, hệ thống miễn dịch tự chống lại chính nó. Ngoài khả năng tự miễn dịch, các phản ứng miễn dịch cũng là một thành phần quan trọng đối với sức khỏe trong việc chống lại ung thư và bệnh truyền nhiễm. Từ kinh nghiệm của chúng tôi, nghiên cứu về bệnh tiểu đường và bệnh tiểu đường Loại 1, chúng tôi thấy những bước tiến lớn trong việc tìm hiểu vai trò của sự miễn dịch trong mỗi cài đặt này thông qua ánh xạ. Nó sẽ cho phép lặn sâu về cách hệ thống miễn dịch hoạt động.

Ở một cá thể khỏe mạnh, các tế bào T chỉ hoạt động khi phản ứng với nhiễm trùng hoặc tế bào ung thư. Nhưng trong những người dễ mắc bệnh tự miễn, một số tế bào T có thể bị kích hoạt một cách sai lầm bởi các protein tự giác, dẫn đến chúng phá hủy các mô khỏe mạnh.

Trong các trường hợp khác - như ung thư hoặc bệnh truyền nhiễm - hệ thống miễn dịch không cung cấp phản ứng đủ mạnh để có hiệu quả. Hoặc các tế bào của hệ thống miễn dịch tăng sinh không kiểm soát được, dẫn đến ung thư máu và bạch huyết như ung thư hạch và bệnh bạch cầu. Đây là lý do tại sao tuyến ức, lá lách và hạch bạch huyết là những mô quan tâm cho những người nghiên cứu hệ thống miễn dịch khỏe mạnh của con người. Các nhà nghiên cứu cần hiểu cơ sở lành mạnh cho tất cả các cơ quan này để chúng ta có thể nhận ra khi mọi thứ bắt đầu gặp trục trặc và thay đổi, dẫn đến bệnh tự miễn, ung thư và bệnh truyền nhiễm. Thể hiện một cách khác, trước tiên chúng ta cần hiểu những gì cấu thành hệ bạch huyết bình thường trong suốt tuổi thọ của con người.

Tại sao Xác định Bình thường Quan trọng?

Bạn có thể tự hỏi chính xác nơi chúng ta có được các tế bào bình thường. Như chúng tôi đã thực hiện trong 11 năm qua, chúng tôi sẽ có được mô người ghép từ những người hiến tạng đã qua đời thông qua các Tổ chức Mua sắm Nội tạng, sau khi một thành viên gia đình hoặc giám đốc điều hành hợp pháp cung cấp sự đồng ý. Được đưa ra tại một thời điểm đau buồn, những món quà giải phẫu quý giá này, trong trường hợp lách, tuyến ức và hạch bạch huyết không thể sử dụng cho các thủ tục cấy ghép cứu sống, cung cấp một nguồn lực không thể tưởng tượng để điều tra và khám phá khoa học.

Chỉ các mô được coi là bình thường, không bị ảnh hưởng bởi các bệnh lý đã biết hoặc có thể quan sát được - sẽ được đưa vào các nghiên cứu ban đầu này. Chúng tôi sẽ thu thập các mô từ các nhà tài trợ từ trẻ sơ sinh đến người lớn đến 70 tuổi. Chúng tôi hy vọng điều này sẽ cung cấp cái nhìn sâu sắc về cách tuổi làm thay đổi các loại và sức khỏe của tất cả các tế bào trong mỗi cơ quan.

Tại Viện Tiểu đường UF, một nhóm đa ngành bao gồm các nhà sinh học tế bào và phân tử, các nhà huyết học nghiên cứu các mẫu bạch huyết lâm sàng, các kỹ sư y sinh, nhà miễn dịch học, và nhiều người khác sẽ hợp tác cho chương trình HuBMAP. Thật vậy, trung tâm lập bản đồ mô UF sẽ hợp tác rộng rãi với một mạng lưới các chuyên gia toàn cầu về kính hiển vi và thu thập dữ liệu tiên tiến.

Chúng tôi đang thiết lập một đường ống hình ảnh để phát hiện hàng chục phân tử protein và RNA đặc trưng cho dây thần kinh, mạch máu, mô hỗ trợ được gọi là stroma và tế bào miễn dịch từ các lát mô, sử dụng tám dạng kính hiển vi khác nhau.

Trong vòng hai năm đầu tiên của HuBMAP, chúng tôi dự định lập bản đồ lá lách, tuyến ức và hạch bạch huyết từ 11 người hiến tạng.

Chúng tôi hy vọng rằng dữ liệu thu được sẽ tiết lộ các loại tế bào mới, cấu trúc phân tử và tế bào, tương tác tế bào và ý nghĩa chức năng của chúng trong giải phẫu và sinh lý người. Do đó, Chương trình Atlas sinh học phân tử ba chiều, độ phân giải cao của con người dự kiến ​​sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc khám phá.

Khi tôi bước vào tuổi 50 cuối đời, số lượng đồng nghiệp, bạn bè và các thành viên gia đình bị ảnh hưởng bởi bệnh tật tăng lên hàng năm. Gần đây tôi cũng trở thành ông. Tôi muốn nghĩ rằng những gì chúng tôi đề xuất sẽ có tác động mạnh mẽ đến sức khỏe con người cho cả thế hệ hiện tại và tương lai. Đó sẽ là một món quà di sản.

Bài viết này ban đầu được xuất bản trên Cuộc trò chuyện của Mark Atkinson. Đọc văn bản gôc ở đây.