Epidemie von Autoimmunerkrankungen schiebt die Forscher in eine neue Richtung

Das Immunsystem in der Regel verteidigt den Körper gegen alles, von mikroskopischen Viren Meter langen parasitäre Würmer. Aber manchmal legt er sein Augenmerk auf das falsche Ziel: der Körper eigene Zellen.

Autoimmunität Probleme verursachen viele verschiedene Krankheiten, je nachdem, welche Zellen ausgerichtet sind. Bei Typ-1-diabetes, ist es beta-Zellen. Beta-Zellen befinden sich in der Bauchspeicheldrüse und produzieren insulin, das Molekül notwendig, um Nahrung in Energie umzuwandeln. Ohne Sie, müssen Patienten überwachen Sie Ihre Blut und Spritzen sich mit insulin mehrmals am Tag.

Wissenschaftler an der Harvard Stem Cell Institute (HSCI) wollen bei der Entwicklung einer besseren Behandlung: Transplantation von gesunden beta-Zellen im Labor gewachsen in Patienten. Haben herausgefunden, das erste Teil des Prozesses, Sie sind jetzt, herauszufinden, wie zu schützen neu transplantierten Zellen von Autoimmun-Angriff.

Autoimmun-Epidemie

Arlene Sharpe ist der George Fabyan Professor für Vergleichende Pathologie an der Harvard Medical School. Sie sagte, dass in den vergangenen 30 Jahren, Autoimmun-Krankheiten werden fast Epidemie.

„Sie sind immer häufiger und früher im Leben auftretenden, und wir verstehen nicht, warum“, sagte Sie. „Es gibt einen enormen Bedarf, um zu verstehen, die Ursachen dieser Krankheiten und wie Sie zu behandeln.“

Sharpe sagte, dass im Falle von Typ-1-diabetes, die Verwendung eines patienteneigenen Stammzellen, die die Fähigkeit, sich in viele Arten von Zellen ist, ist eine vielversprechende Therapie. Durch Zureden der Stammzellen zu beta-Zellen im Labor können die Forscher geben den Patienten Ihre eigene Quelle von insulin.

„Eine der Herausforderungen ist nun in der Lage sein zu liefern, die diese Zellen in einer solchen Weise, dass der Körper toleriert Sie,“, sagte Sharpe. „Es führt zu einem ganz neuen Bereich der Immunologie: regenerative Immunologie.“

Schutz der beta-Zelle

HSCI-co-Direktor Douglas Melton, der entdeckt hat, wie man beta-Zellen aus Stammzellen im Jahr 2014, ist nun wandte sich seine Aufmerksamkeit auf die Immunität problem. Er sagte, dass die Wissenschaftler immer noch nicht genau verstehen, wie das Immunsystem angreift beta-Zellen.

„Wir haben beschlossen, zum Schutz der beta-Zelle, ohne zu wissen, all die verschiedenen Möglichkeiten, dass das Immunsystem versucht, ihn zu töten. Wir wollen genetisch verändern der beta-Zelle zu machen, unsichtbar für das Immunsystem“, sagte Melton, der Xander University Professor an der Harvard-Abteilung für Stammzell-und Regenerative Biologie.

Einer von Melton, die Ansätze zu nehmen Moleküle, die bereits bekannt sind, schützen die Zellen vom Immunsystem in bestimmten Situationen, und fügen Sie Sie in den beta-Zellen. Die Schwangerschaft ist ein bekanntes Beispiel. Eine schwangere Frau das Immunsystem nicht angreifen, der Fötus, auch wenn die Hälfte der Feten die Gene vom Vater und sind Ihr Fremd. Der Fötus überlebt, weil es ausdrückt, schützenden Moleküle. Krebszellen überleben, aus einem ähnlichen Grund. Sie bringen Moleküle, die es Ihnen ermöglichen, entziehen sich der Erkennung durch das Immunsystem.

Auf der Suche nach neuen Genen

Die Melton-lab ist auch die Suche nach völlig neuen Methoden zum Schutz der beta-Zellen, die mit einem experiment namens eine genetische Bildschirm.

„Wenn wir wachsen Zellen für die Transplantation Sie in einer person, wir wachsen eine Menge von Ihnen: etwa 500 Millionen,“ Melton sagte. „Wir haben entfernt ein gen zu einem Zeitpunkt von jeder Zelle. Da es nur 20.000 Gene, könnten wir das leicht tun mit 500 Millionen Zellen.“

Die meisten mutierten Zellen werden getötet durch das Immunsystem des Patienten.

„Aber wäre es nicht fantastisch, wenn gab es einige Mutationen, die sagte, für das Immunsystem, ‚Sie können mich nicht sehen—lass mich in Ruhe!'“ sagte er.

Die Prüfung der Gene

Nayara Leite ist ein Postdoc-Forscher in Melton ‚ s lab. Sie entwickelt eine Methode, um zu testen, ob von diesen genetischen Veränderungen schützen beta-Zellen aus dem Immunsystem attack.

Leite verwendet Blut, gespendet von Patienten mit Typ-1-diabetes für zwei Zwecke verwendet: Isolierung von Immunzellen und machen stem-cell-derived beta-Zellen.

Indem ich diese Spender-matched Zellen in einer Petrischale, Sie erwartet, dass Sie die Immunzellen reagieren und töten die beta-Zellen,—es sei denn, die beta-Zellen enthalten, eine schützende genetische Veränderung.

„Für Typ-1-diabetes, die wichtigsten autoreaktiven Immunzellen werden in der Nähe der Bauchspeicheldrüse, so dass die Frequenz dieser Zellen ist sehr gering im Blut,“ Leite sagte. „Am Anfang war es sehr schwer zu bekommen eine Reaktion, weil Sie fast gar nichts da.“

Leite Sie weiter an der Verfeinerung der Methode. Sie ist auch Ausgangspunkt genetisch so zu verändern, Patienten beta-Zellen, mit Schwerpunkt auf Gene identifiziert, die durch Stephan Kissler und Peng Yi, die Zusammenarbeit mit dem Melton-lab.

Ein Schuss im Dunkeln

Kissler ist ein Harvard-Assistenzprofessor Sitz an der Joslin Diabetes Center. Er und Yi—beide von, sind wem HSCI affiliate-Fakultät abgeschlossen haben, eine genetische Bildschirm ähnlich dem Melton plant, mit einer Maus experimentellen system.

„Wir nahmen ein Ansatz, dass war ein bisschen ein Schuss im Dunkeln,“ sagte Kissler. Die Forscher mutierten beta-Zellen, die am Ende mit eine Mischung aus Millionen von Zellen, trugen unterschiedliche Mutationen in jeder möglichen gen.

„Wir versetzen die Zellen in der diabetischen Maus, und dann haben wir einfach gewartet,“ sagte Kissler. „Das Immunsystem abgetötet beta-Zellen, wie es normalerweise tut. Nach zwei Monaten ging zurück und fand eine kleine Anzahl von Zellen, die noch da waren.“

Die geschützten beta-Zellen hatten Mutationen in zwölf verschiedenen Genen. In der follow-up-Maus Experimente, die direkt gegenüber regulären und modifizierten beta-Zellen, die meisten gen-Mutationen ausgezahlt.

„Normale beta-Zellen, die nicht geschützt mit der mutation sind gegangen innerhalb weniger Tage, und beta-Zellen mit der mutation kick, um für Wochen“, sagte Kissler.

Die nächsten Schritte

Kissler, sagte, dass keines der schützende Gene, die er und Yi identifiziert wurden offensichtliche Wahl, damit Sie untersuchen die Mechanismen, wie diese Gene bei Autoimmunerkrankungen. Kissler und Yi sind auch die Zusammenarbeit mit dem Melton-Labor zu testen, die genetischen Veränderungen in menschlichen Zellen experimentellen system.

„Unsere beiden top-Kandidaten-Gene sind im Zusammenhang mit diabetes in den Menschen, und wir sind sehr aufgeregt, denn so bietet sich die Relevanz für die menschliche Krankheit“, sagte Kissler. „Das gibt uns viel Hoffnung, dass, wenn wir waren, um dies zu tun in den menschlichen Zellen, haben wir vielleicht ähnliche Effekte.“

Mehr als nur Schutz der beta-Zellen, Kissler und Yi möchten verstehen, mehr über Typ-1-diabetes und warum Autoimmunität tritt auf.