KI-forskare beskriver ny väg att stimulera nybildning av insulinproducerande celler
Forskare vid Karolinska Institutet visar hur en molekyl som de har identifierat, stimulerar nybildning av insulinproducerande celler i både zebrafiskar och vävnad från däggdjur, genom en nyfunnen mekanism som reglerar proteinsyntes. Resultaten publiceras i Nature Chemical Biology.
– Våra fynd pekar på en ny potentiell måltavla för diabetesbehandling genom att vi visar en möjlig väg att stimulera nybildning av insulinproducerande celler, säger Olov Andersson, senior forskare vid institutionen för cell- och molekylärbiologi vid Karolinska Institutet och sisteförfattare till den nu publicerade studien.
Diabetes, både typ 1 och typ 2, kännetecknas av förhöjda nivåer av socker i blodet. Detta kan bero på att kroppen inte producerar tillräckligt mycket av hormonet insulin, som behövs för att ta upp socker ur blodet, inte kan utnyttja det insulin som finns, eller både och.
Insulininjektioner och andra blodsockersänkande läkemedel kan kontrollera sjukdomen, men inte bota den.
Regeneration av β-celler
– Ett alternativ skulle kunna vara en behandling som ökar antalet insulinproducerande celler i bukspottkörteln, så kallade β-celler, för att på så sätt reglera blodsockret. Därför undersöker vi möjlig regeneration av β-celler i vår forskning, säger Christos Karampelias vid institutionen för cell- och molekylärbiologi, studiens försteförfattare och tidigare doktorand vid samma institution.
KI-forskarna har tidigare identifierat en liten molekyl med förmågan att stimulera regeneration, återskapande, av insulinproducerande β-celler. Detta gjordes genom analys av ett stort antal substanser i modelldjuret zebrafisk.
I den nu aktuella studien undersöker de den molekylära mekanismen för hur stimuleringen går till.
Genom att analysera ett stort antal molekylinteraktioner med hjälp av jästceller, visar forskarna att deras molekyl binder in till ett protein som kallas MNK2. Vidare försök i zebrafiskar och cellkulturer tyder på att molekylen fungerar genom att reglera så kallad translation av mRNA och öka tillverkningen av proteiner, vilket behövs för att öka nybildningen av β-celler. Zebrafiskar som gavs molekylen fick också lägre blodsockernivåer än kontrollfiskar.
Studien visar också att molekylen kan inducera nybildning av β-celler även i pankreasvävnad från gris, samt stimulera uttrycket av insulin i humana så kallade organoider, organliknande cellformationer.
Fortsätter studera mänsklig vävnad
– Nu kommer vi att fortsätta att undersöka effekten av den här och liknande molekyler i human vävnad. Dessutom kommer vi att analysera molekylens måltavla, MNK2, i vävnad från friska donatorer och donatorer med diabetes, säger Olov Andersson.
Den studerade molekylen hittades med hjälp av försök i zebrafiskar, som gör det möjligt att smidigt testa ett stort antal potentiella läkemedelskandidater för diabetes. Eftersom fiskarnas embryon är genomskinliga är det lätt att studera deras utveckling med mikroskopi. Yngel av zebrafisk har också endast en gruppering av β-celler, en så kallad langerhansk ö. Det underlättar studier av hur nya β-celler bildas, efter att antalet β-celler minskats på ett sätt som efterliknar starten på diabetes typ 1.
Forskningen har finansierats av det Europeiska forskningsrådet (ERC), Vetenskapsrådet, Ragnar Söderbergs Stiftelse, Novo Nordisk Fonden och de strategiska forskningsområdena för diabetes (SRP Diabetes) samt stamceller och regenerativ medicin (StratRegen) på Karolinska Institutet. Forskarna uppger inga potentiella intressekonflikter.
Publikation
”MNK2 deficiency potentiates β-cell regeneration via translational regulation”. Christos Karampelias, Kathleen Watt, Charlotte L. Mattsson, Ángel Fernández Ruiz, Habib Rezanejad, Jiarui Mi, Xiaojing Liu, Lianhe Chu, Jason W. Locasale, Gregory S. Korbutt, Meritxell Rovira, Ola Larsson och Olov Andersson. Nature Chemical Biology, 13 juni 2022, doi: 10.1038/s41589-022-01047-x.