Studiul evidențiază tiparele epigenetice care influențează producția de insulină și glucagon în diabetul de tip 2
Cercetătorii de la Universitatea Lund din Suedia au realizat cea mai detaliată cartografiere de până acum a epigenomului în celulele care reglează nivelul glicemiei din organism.
Studiul, publicat în revista Nature Metabolism, demonstrează cum modificările chimice ale ADN-ului afectează atât celulele beta, care produc insulină, cât și celulele alfa, care produc glucagon, și cum aceste tipare se schimbă în cazul diabetului de tip 2.
Toate celulele din organism au același set de gene, dar folosesc gene diferite pentru a se dezvolta în tipuri distincte de celule. Epigenomul controlează acest proces activând și dezactivând genele specifice pentru diferite tipuri de celule. Hormonele care reglează glicemia, insulina și glucagonul, sunt produse de celulele din pancreas. Insulina, care scade nivelul de zahăr din sânge, este produsă de celulele beta ale pancreasului, în timp ce glucagonul, care crește nivelul de zahăr, este produs de celulele alfa. Când echilibrul dintre cei doi hormoni este perturbat, riscul de a avea niveluri ridicate de zahăr în sânge și, pe termen lung, riscul de diabet de tip 2, crește.
Prin analizarea a sute de mii de astfel de celule din 24 de persoane, atât cu diabet, cât și fără, cercetătorii din Lund au reușit să cartografieze modul în care tiparele epigenetice controlează activitatea genelor în aceste celule și cum se schimbă aceasta în diabet. Rezultatele arată cum modificările epigenetice afectează celulele care reglează glicemia și cum aceste modificări diferă între persoanele cu și fără diabet de tip 2. Această studiu de cartografiere este primul de acest fel.
Astfel, pentru prima dată, a devenit posibilă descrierea unor tipare epigenetice detaliate, specifice celulelor. Studiul arată că multe gene esențiale pentru producția de insulină și glucagon sunt reglate de diferențe în metilarea ADN-ului.
Metilarea ADN-ului este un proces epigenetic prin care grupuri chimice mici sunt atașate de ADN pentru a controla modul în care genele celulei sunt utilizate, fără a schimba efectiv secvența ADN-ului. Pentru a verifica dacă aceste gene din celulele care produc insulină pot fi influențate, cercetătorii au modificat metilarea ADN-ului din apropierea genelor pentru insulină și glucagon. Această parte a studiului a fost realizată pe celule beta cultivate.
„Aici, pentru prima dată, arătăm exact ce regiuni reglează producția de insulină și glucagon prin metilare ADN, ceea ce ne oferă oportunitatea de a dezvolta tratamente viitoare bazate pe epigenetică”, afirmă Charlotte Ling, Profesor de Epigenetică la Universitatea Lund și autor principal al studiului.
O descoperire deosebit de importantă a studiului a fost legată de un factor de transcripție specific – o proteină care indică celulelor ce gene să folosească și în ce cantitate. Factorul de transcripție ONECUT2 a fost găsit epigenetic crescut în celulele beta provenite de la persoane cu diabet de tip 2. Nivelurile ridicate de ONECUT2 au afectat producția de energie a celulelor beta și capacitatea acestora de a elibera insulină – un mecanism care poate contribui la dezvoltarea bolii.
„Aceasta ne oferă o înțelegere mai profundă a motivului pentru care celulele beta își pierd funcția în diabet. Pe termen lung, această cunoaștere ar putea ajuta la identificarea unor noi ținte de tratament personalizate”, afirmă Charlotte Ling.
Dacă modificările epigenetice pot fi controlate într-o anumită măsură, acest lucru ar putea deschide calea pentru tratamente viitoare care vizează tipurile de celule afectate de diabet.
„Acum dorim să înțelegem care dintre aceste modificări pot fi de fapt inversate și dacă acest lucru poate ajuta celulele beta să își recâștige funcția în diabet. Un aspect cheie este să vedem dacă efectele editării metilării ADN pot fi menținute în celulă în timp”, afirmă Charlotte Ling.
