Международная группа исследователей, используя передовые методы секвенирования ДНК и моделирование на стволовых клетках, открыла ранее неизвестную форму неонатального диабета. Это открытие проливает новый свет на то, почему клетки, производящие инсулин, могут давать сбой на самых ранних этапах жизни человека.
В центре внимания ученых из Медицинской школы Эксетерского университета и их коллег из Свободного университета Брюсселя оказался редкий тип диабета, который развивается у некоторых младенцев в первые шесть месяцев жизни. Более чем в 85% таких случаев причиной являются наследственные изменения в ДНК. В ходе нового исследования команда изучила истории шести детей, у которых помимо диабета наблюдались неврологические нарушения, такие как эпилепсия и микроцефалия – уменьшение размеров черепа и головного мозга.
Анализ показал, что у всех шестерых детей были мутации в одном и том же гене – TMEM167A. Это указало на единую генетическую причину, стоящую как за метаболическими, так и за неврологическими симптомами. Чтобы понять механизм заболевания, команда под руководством профессора Мириам Кноп в Брюсселе применила инновационный подход. Ученые создали в лаборатории модель, «превратив» стволовые клетки в бета-клетки поджелудочной железы – те самые клетки, которые отвечают за выработку инсулина. Затем, с помощью технологии генного редактирования CRISPR, они внесли в эти клетки мутации, аналогичные найденным у детей.
Эксперименты наглядно продемонстрировали, что повреждение гена TMEM167A нарушает нормальную работу клеток, вырабатывающих инсулин. Внутри них накапливается стресс, что запускает внутренние защитные реакции, которые в конечном итоге приводят к гибели клеток. Таким образом, ученые смогли не только найти виновника болезни, но и понять, как именно он разрушает ключевые для организма процессы.
«Обнаружение изменений в ДНК, вызывающих диабет у младенцев, дает нам уникальный способ найти гены, которые играют ключевую роль в выработке и секреции инсулина, – объясняет доктор Элиза де Франко из Эксетерского университета. – В этом совместном исследовании находка специфических изменений ДНК, вызывающих этот редкий тип диабета у шести детей, привела нас к выяснению функции малоизвестного гена TMEM167A».
Открытие показало, что ген TMEM167A критически важен не только для производящих инсулин бета-клеток, но и для нейронов, что объясняет комплексный характер заболевания. В то же время для многих других типов клеток он, по-видимому, менее значим. Как подчеркивают авторы, понимание этих фундаментальных биологических процессов может помочь в изучении и более распространенных форм диабета, от которых сегодня страдают почти 589 миллионов человек по всему миру.
