Forskere bruger zink til at målrette insulinproducerende celler med regenerativ medicin

En insulininjektion kan håndtere diabetessymptomer, men faktisk at helbrede sygdommen ville betyde helbredelse af celler i bugspytkirtlen, der producerer insulin, et hormon, der regulerer mængden af ​​sukker i blodet.

En lovende tilgang kan være at stimulere regenereringen af ​​disse celler med lægemidler. Men der er en stor hindring:Væksten, der udløses af stoffet, er frivilligt, påvirker væv ikke kun i bugspytkirtlen, men i hele kroppen.

Nu, et hold af Stanford University endokrinologer og kemikere har taget et skridt i retning af at målrette de rigtige celler mere præcist, ved at bruge en egenskab, som forskere længe har kendt til, men aldrig udnyttet til behandling:Betaceller, de insulinproducerende celler i bugspytkirtlen, har en særlig stærk smag for zink.

I en undersøgelse, der skal offentliggøres online 6. december in Cellekemisk biologi , Stanford-forskere brugte denne kendsgerning til selektivt at levere et lægemiddel til betaceller. Justin Annes, MD, Ph.D., adjunkt i medicin, er ledende forfatter. Kandidatstuderende Timothy Horton er hovedforfatter.

Metoden er ikke optimeret endnu, og den er ikke i nærheden af ​​klar til klinisk brug. "Vi er på de tidligste stadier, "Sagde Annes. Men på et felt, hvor de vigtigste muligheder er insulininjektioner og insulinpumper, som kontinuerligt afgiver hormonet gennem et kateter, det kunne bane vejen for mere attraktive alternativer.

Frøfornyelse

Diabetes er en sygdom, hvor kroppen ikke kan producere nok insulin til at opretholde normale blodsukkerniveauer. Årevis, Annes' mål har været at udvikle en medicin, der ville fremme regenereringen af ​​insulinproducerende betaceller. Selvom nogle forskere anså det for umuligt, Det er for nylig lykkedes Annes og hans kolleger at skabe specifikke molekyler, der får betaceller til at dele sig og producere flere betaceller.

Det fremskridt kunne have givet nyt håb til diabetespatienter, men der var en fangst:Måden at få betaceller til at begynde at dele og replikere er den samme måde at få masser af andre celler til at dele og replikere. Med andre ord, forskere kan muligvis øge antallet af betaceller i bugspytkirtlen, men i processen ville de også få masser af andre celletyper til at replikere. Resultatet ville være ukontrolleret, umålrettet replikation, der ville påvirke mange andre organer ved siden af ​​bugspytkirtlen, højst sandsynligt til det værre.

Så fik Annes en tanke:Forskere har siden 1940'erne vidst, at betaceller samler omkring 1, 000 gange mere zink end omgivende vævsceller. Forskere har for det meste brugt det faktum som en måde at farve og visuelt identificere betaceller i bugspytkirtelvævsprøver. Men Annes ræsonnerede, at hvis han på en eller anden måde kunne få et regenerativt lægemiddel til at opsøge zink, han kunne få det til betaceller.

Ring til kemikerne

"Det eneste problem var, Jeg vidste ikke, hvordan man genererede forbindelser, der kunne teste denne hypotese, " sagde Annes. Så han vendte sig mod Horton, en kandidatstuderende i kemi, og Mark Smith, en seniorforsker ved Stanford ChEM-H og direktør for dets Medicinal Chemistry Knowledge Center.

Sammen, de udtænkte en strategi baseret på kelation, en standardteknik i kemi, der måske er bedst kendt i medicin som en behandling for bly- og kviksølvforgiftning. I sådanne tilfælde, læger administrerer et lægemiddel, der danner tætte bånd med metallerne, som så kan skylles ud af kroppen.

Annes, Horton og Smith havde til formål at bruge et zink-chelateringsmiddel, som vil binde til zink, uanset hvor det løber ind i det, at levere et lægemiddel til zink-elskende celler, men først skulle de se, om selve chelateringsmidlet ville akkumulere i betaceller. Efter indledende laboratorietest viste, at det gjorde, de knyttede et beta-celle regenererende lægemiddel til zink-chelateringsmidlet, og fandt ud af, at stoffet også ville opbygge sig i betaceller i en laboratoriefad.

Holdet viste også, at dens zink-cheleringstilgang samlede mere af lægemidlet i betaceller end andre celletyper. Når lægemidlet blev administreret til rotteceller, inklusive betaceller, i et fad, betacellerne regenererede omkring 250 procent mere end andre celletyper. Effekten var mindre, men stadig til stede i menneskelige celler i en skål:Beta-celler replikerede omkring 130 procent mere end ikke-beta-celler i løbet af eksperimentet.

Dermed ikke sagt, at en behandling er lige om hjørnet, advarer forskerne. "Dette er den første demonstration af et selektivt leveret replikationsmolekyle i betaceller, " sagde Annes, og "det er ikke tilstrækkeligt til terapeutiske anvendelser." Men holdet mener, at tilgangen en dag kan føre til behandlinger, hvis de kan forbedre dens beta-celle-selektivitet.