Rezumat

Diabetul este un grup de boli caracterizate prin hiperglicemie cronica declansata de incapacitatea organismului de a produce si/sau de a folosi suficienta insulina. Apare atunci cand celulele β pancreatice nu reusesc sa satisfaca necesarul de insulina din cauza distrugerii sau disfunctiei acestora. O cauza importanta a pierderii celulelor β este apoptoza declansata de stresul terminal al reticulului endoplasmic (stresul de RE) care caracterizeaza celulele β puternic suprasolicitate. Aceasta epuizare genereaza stres crescut asupra celulelor β ramase, afectand functia acestora. In ciuda progreselor majore, gestionarea diabetului ramane o provocare neintrerupta. Prin urmare, exista o necesitate imperioasa pentru dezvoltarea unei terapii curative fiabile care implica un control robust al glicemiei si care limiteaza necesitatea interventiilor constante. Atat pentru diabetul de tip 1 cat si pentru cel de tip 2, un obiectiv terapeutic important este de a dezvolta noi strategii de regenerare a celulelor β. Pentru a raspunde acestei nevoi considerabile, proiectul BETAUPREG propune o abordare terapeutica relevanta din punct de vedere clinic, orientata spre restabilirea functiei celulelor β in pancreasul diabetic prin modularea raspunsului la proteine nepliate (RPN), caracteristic RE. Acesta este o tinta terapeutica promitatoare, deoarece RE celulelor β, „celule secretoare profesionale, gestioneaza o cantitate extraordinara de proteine care induce o presiune puternica asupra capacitatii de pliere a proteinelor din RE. RPN este un mecanism conservat, care ajuta performanta secretorie a unei celule prin imbunatatirea capacitatii sale de a face fata sarcinii ridicate a RE. Noua strategie propusa vizeaza eficientizarea functiei secretorie a celulelor β prin marirea capacitatii acestora de a face fata incarcarii crescute a RE. Propunem sa inducem un RPN adaptativ care ar pregati celula β pentru o procesare mai eficienta a proteinelor, ceea ce are ca rezultat cresterea rezistentei la stres si restabilirea controlul nivelului de glucoza. Suntem convinsi ca rezultatele noastre se vor dovedi instrumentale în proiectarea, perfectionarea si consolidarea unor interventii terapeutice mai bune care vizeaza modularea RPN in diabet si vor fi inspirationale pentru alte tulburari cronice cu o componenta de stres de RE.

Obiectiv

Obiectivul stiintific al proiectului BETAUPREG a fost acela de a proiecta, rafina si consolida o abordare terapeutica relevanta din punct de vedere clinic pentru regenerarea functiei celulelor β pancreatice in diabet prin modularea unui proces celular fundamental, raspunsul la proteine nepliate (RPN). Acest lucru s-a realizat prin urmatoarele sub-obiective: a. Identificarea si caracterizarea tulburarilor de cale secretorie timpurie care apar in timpul progresiei diabetului in diferite modele in combinatie cu insulte variate; b. Definirea subclaselor de RPN care apar in celulele β in timpul progresiei diabetului pentru diferite modele de diabet; c. Modularea RPN in diferite modele de diabet pentru a restabili homeostazia insulinei. 

Rezultate

1. Caracterizarea subcelulara a caii secretoare timpurii a celulelor β in timpul progresiei diabetului sau in diverse conditii de stres.

Aceasta a fost importanta deoarece a aprofundat intelegerea raspunsului celulelor β la stres, modul in care acestea gestioneazea stresul si adaptarea lor. Identificarea momentului modificarilor structurale care au loc in aceste celule si urmarirea lor dupa diverse interventii menite sa agraveze sau sa atenueze stresul, permite o mai buna definire a potentialelor interventii terapeutice.

2. Caracterizarea moleculara in profunzime a raspunsului insulelor fie la (1) insulita timpurie in timpul debutului diabetului la soarecii NOD, fie la (2) ablatie moderata in sistemul RIP-DTR 50%, in absenta sau prezenta altor factori de stres.

Aceasta a fost de o importanta cruciala pentru identificarea factorilor cheie responsabili de scaderea proliferarii, cresterea stresului si imbunatatirea regenerarii care pot fi tintiti in incercarea de a sustine sau recupera masa necesara de celule β pentru producerea insulinei.

3. Intelegerea imbunatatita a heterogenitatii functionale a celulelor β.

S-au facut progrese semnificative in cartografierea raspunsurilor variate ale celulelor β la diferiti stresori. Identificand populatii diverse de celule β si reactiile lor unice la medii precum inflamatia crescuta (la soarecii NOD), dieta bogata in grasimi, expunerea crescuta la glucoza sau stresorii chimici, proiectul nostru a oferit perspective valoroase asupra mecanismelor celulare care ar putea fi vizate pentru interventie terapeutica.

4. Caracterizarea raspunsului celulelor β la activarea ramurii Atf6 a RPN, prin AA147.

Identificand mecanismele care stau la baza acestui raspuns, subliniem importanta RPN in homeostaza celulei β.

5. Caracterizarea sistematica a raspunsului RPN al organoizilor insulari diferentiati 3D din celule stem umane pluripotente induse expusi la diversi stresori.

Importanta: Aceste perspective sunt cruciale deoarece pun bazele pentru tintele terapeutice potentiale si strategiile de intarire a rezilientei si functiei celulei β. De exemplu, identificarea diferitelor populatii de celule β si raspunsurile lor la diversi stresori precum dietele bogate in grasimi ajuta la personalizarea abordarilor terapeutice mai precise.

Cod proiect: RO-NO-2019-0544 

Buget: €1,163,385.20

Perioada de implementare: Octombrie 2020 - Martie 2024

Proiect finantat din fondurile Programului Cercetare asociat Granturilor Norvegiene (Norway Grants) 2014-2021 si administrat de UEFISCDI.