Apa Penyebab Diabetes Tipe 1? Mengapa para ilmuwan memetakan sel untuk mencari tahu

Ada sekitar 100 triliun sel yang membentuk tubuh manusia. Upaya mega-sains baru akan membuat katalog dan gambar masing-masing dari 200 atau lebih jenis sel dari 80 organ yang diketahui dan mengidentifikasi gen yang aktif dalam sel-sel ini.

Upaya baru ini mengikuti Proyek Genom Manusia yang menelan biologi selama 1990-an dan awal 2000-an. Sekarang para ilmuwan telah menyusun tantangan baru dan menarik: untuk membuat peta seluler dari seluruh tubuh manusia, sebuah proyek yang disebut Human BioMolecular Atlas Programme, atau HuBMAP. University of Florida adalah salah satu dari lima pusat pemetaan jaringan yang berpartisipasi. Di sini, di Pusat UF kita ditugasi untuk memetakan timus, kelenjar getah bening, dan limpa - semua komponen kunci dari sistem kekebalan tubuh.

Saya telah mempelajari diabetes tipe 1, atau diabetes remaja, selama hampir 35 tahun, dan bersama dengan kolega saya yang lain di UF Diabetes Institute, saya telah berusaha mencari cara untuk mencegah dan menyembuhkan penyakit ini. Ini telah menjadi tantangan hingga saat ini, karena kami tidak tahu apa yang menyebabkan diabetes tipe 1.

Tujuan kami sebagai pusat pemetaan jaringan adalah untuk mengidentifikasi jenis sel yang unik, protein mana yang mereka hasilkan, dan gen mana yang dihidupkan, dan membangun model tiga dimensi virtual setiap organ. Peta ini akan menginformasikan penelitian banyak penyakit, termasuk diabetes tipe 1.

Mengapa Memahami Penyebab Diabetes Tipe 1 Penting?

Kita tahu bahwa diabetes tipe 1 adalah apa yang disebut "gangguan autoimun." Pada diabetes tipe 1, sel kekebalan yang dikenal sebagai "limfosit T" diperkirakan menghancurkan sel beta pankreas yang bertanggung jawab untuk memproduksi insulin, yang mengatur tingkat gula. dalam darah kita.

Lebih dari satu dekade yang lalu, frustrasi oleh ketidakmampuan untuk mencegah dan menyembuhkan penyakit, saya memulai sebuah inisiatif untuk mengumpulkan pankreas manusia dari donor organ dengan diabetes tipe 1 serta mereka yang tidak menderita penyakit. Kelompok terakhir dikumpulkan untuk memberikan pemahaman tentang pankreas sehat "normal". Hingga saat ini, kami telah mengumpulkan pankreas dari lebih dari 500 orang. Kami telah mendistribusikan jaringan ini ke sekitar 230 proyek di 21 negara di seluruh dunia. Hasil dari upaya ini telah menghasilkan penemuan baru yang telah menulis ulang pemahaman kita tentang bagaimana penyakit ini berkembang.

Pasien yang didiagnosis dengan diabetes tipe 1, sekitar 25.000 per tahun di AS saja, menghadapi ketergantungan seumur hidup pada suntikan insulin setiap hari untuk bertahan hidup dan memiliki risiko tinggi terkena komplikasi medis jangka panjang termasuk kebutaan, penyakit ginjal, mati rasa, tungkai, tungkai amputasi, dan penyakit kardiovaskular. Saat ini, diperkirakan hampir 1,25 juta orang di AS hidup dengan gangguan ini.

Betapapun menjengkelkannya komplikasi-komplikasi ini bagi individu-individu dengan penyakit ini, mungkin bahkan lebih menakutkan adalah banyak faktor gaya hidup sehari-hari yang harus dikontrol atau diperhitungkan untuk menjaga penyakit tetap terkendali: memantau karbohidrat, memperkirakan olahraga, mengevaluasi kadar gula darah, dan memberikan insulin untuk menghindari kadar glukosa darah tinggi dan rendah. Ini hanya mewakili beberapa tantangan terkait penyakit sehari-hari.

Untuk alasan ini, tujuan dari upaya penelitian kolektif kami di UF Diabetes Institute selalu untuk memahami apa yang menyebabkan penyakit ini. Mengetahui hal itu akan memungkinkan kami untuk memprediksi siapa yang berisiko, mengidentifikasi cara untuk mencegah perkembangan penyakit, dan mengembangkan terapi penyembuhan.

Mengapa Belajar Organ-Organ Ini?

Diabetes tipe 1 hanyalah salah satu dari lebih dari 80 penyakit autoimun yang diketahui, karena alasan yang tidak diketahui, sistem kekebalan berbalik melawan dirinya sendiri. Selain autoimunitas, respons imun juga merupakan unsur utama kesehatan dalam memerangi kanker dan penyakit menular. Dari pengalaman kami, mempelajari pankreas dan diabetes tipe 1, kami melihat langkah besar dalam memahami peran kekebalan dalam setiap pengaturan ini melalui pemetaan. Ini akan memungkinkan untuk menyelam mendalam tentang cara kerja sistem kekebalan tubuh.

Pada individu yang sehat, sel T hanya menjadi aktif ketika merespons infeksi atau sel kanker. Tetapi pada mereka yang cenderung penyakit autoimun, sel-sel T tertentu dapat menjadi salah diaktifkan oleh protein "mandiri", yang menyebabkannya menghancurkan jaringan sehat.

Dalam keadaan lain - seperti kanker atau penyakit menular - sistem kekebalan gagal memberikan respons yang cukup kuat untuk menjadi efektif. Atau sel-sel sistem kekebalan berkembang biak tak terkendali, yang mengarah ke darah dan kanker limfatik seperti limfoma dan leukemia. Inilah sebabnya mengapa timus, limpa, dan kelenjar getah bening adalah jaringan yang menarik bagi mereka yang mempelajari sistem kekebalan tubuh manusia yang sehat. Para peneliti perlu memahami garis dasar yang sehat untuk semua organ ini sehingga kita dapat mengenali kapan segala sesuatu mulai rusak dan berubah, yang mengarah ke penyakit autoimun, kanker, dan penyakit menular. Dengan kata lain, pertama-tama kita perlu memahami apa yang membentuk sistem limfatik normal sepanjang umur manusia.

Mengapa Mendefinisikan Normal Itu Penting?

Anda mungkin bertanya-tanya dari mana tepatnya kita mendapatkan sel-sel normal ini. Seperti yang telah kami lakukan selama 11 tahun terakhir, kami akan memperoleh jaringan manusia tingkat transplantasi dari donor organ yang meninggal melalui Organ Pengadaan Organ, setelah anggota keluarga atau pelaksana hukum memberikan persetujuan. Diberikan pada saat berduka, karunia-karunia anatomi yang berharga ini, yang dalam kasus limpa, timus, dan kelenjar getah bening tidak dapat digunakan untuk prosedur transplantasi yang menyelamatkan hidup, menyediakan sumber daya yang tidak dapat dihindarkan untuk penyelidikan dan penemuan ilmiah.

Hanya jaringan yang dianggap "normal" - tidak terpengaruh oleh patologi yang diketahui atau diamati - yang akan dimasukkan dalam studi awal ini. Kami akan mengumpulkan jaringan dari donor mulai dari bayi hingga orang dewasa hingga 70 tahun. Kami berharap ini akan memberikan wawasan tentang bagaimana usia mengubah jenis dan kesehatan semua sel di setiap organ.

Di UF Diabetes Institute, tim multidisiplin termasuk ahli biologi seluler dan molekuler, ahli hematopatologi yang mempelajari sampel limfatik klinis, insinyur biomedis, ahli imunologi, dan banyak lainnya akan berkolaborasi untuk program HuBMAP. Memang, pusat pemetaan jaringan UF akan berkolaborasi secara luas dengan jaringan pakar global dalam hal mikroskopi dan pengumpulan data mutakhir.

Kami membangun jalur pencitraan untuk mendeteksi puluhan molekul protein dan RNA yang mengkarakterisasi saraf, pembuluh darah, jaringan pendukung yang dikenal sebagai stroma, dan sel-sel kekebalan dari irisan jaringan, menggunakan delapan bentuk mikroskop yang berbeda.

Dalam dua tahun pertama HuBMAP, kami berencana untuk memetakan limpa, timus, dan kelenjar getah bening dari 11 donor organ.

Kami berharap bahwa data yang dihasilkan akan mengungkapkan jenis sel baru, struktur molekul dan seluler, interaksi sel-sel dan implikasi fungsionalnya dalam anatomi dan fisiologi manusia. Oleh karena itu, Program Atlas BioMolekuler Manusia tiga dimensi beresolusi tinggi diharapkan dapat memfasilitasi penemuan.

Ketika saya mencapai usia 50-an akhir dalam hidup saya, jumlah kolega, teman, dan anggota keluarga yang terkena dampak penyakit meningkat setiap tahun. Saya juga baru saja menjadi kakek. Saya ingin berpikir apa yang kami usulkan akan memiliki dampak dramatis pada kesehatan manusia untuk generasi sekarang dan mendatang. Itu akan menjadi hadiah warisan.

Artikel ini awalnya diterbitkan di The Conversation oleh Mark Atkinson. Baca artikel asli di sini.