Postdoc-portretti: Hannah Waterman tutkii solukäytävän viestintää

Hannah Waterman on Duke-yliopiston tohtorijälkeinen tutkija. Hänen tutkimuksensa keskittyvät siihen, kuinka pankreasin alfa- ja beta-solujen välinen viestintä säätelee insuliinineräystä. Tässä tohtorijälkeisen portrettiaavattelussa hän kertoo tutkimustensa tärkeydestä ja siitä, kuinka hänen tutkimuksensa auttaisivat parantamaan diabeteshoidoja.

Vihje 2: Diabeteksen haiman saarekkeiden solujen viestinnän selvittäminen

S | Mikä on tieteellinen ongelma, jota yrität ratkaista?

Tutkimukseni perustavan tieteellisen ongelman on se, miksi glukoosista riippuvan insuliiniproteiinin (GIP), suolista peräisin olevan hormonin, joka vapautuu aterioiden jälkeen ja virittää insuliinin eritystä, insuliinin eritystä lisäävät vaikutukset ovat heikentyneet tyypin 2 diabeten varhaisissa vaiheissa, vaikka GIP-reseptorien ekspressio säilyy ja GIP-reseptoriagonistien kliininen teho jatkuu. Tämä viittaa siihen, että GIP:n vaikutusta säätävien perustavien mekanismien yksityiskohtia ei ole vielä täysin selvitetty. Pankreasin beetasolut tuottavat insuliinia laskeakseen verensokeria, kun taas läheiset alfasolut erittävät glukagonia nostaakseen verensokeria ja koordinoivat myös saarekkeen sisäistä viestintää. Yhä enemmän todisteita osoittaa, että aminohapot, erityisesti alaniini, aktivoivat alfasoluteja GIP-reseptorin signaalinkuljetuksen kautta ja että tämä johtaa insuliinin eritystä lisäävien tekijien vapautumiseen beetasoluista. Siten on kuitenkin vielä tuntematonta, toimiko tämä ruoasta riippuva alfasolusta beatasoliin suuntautuva signaalinkuljetus ihmisissä. Tutkimukseni yhdistää kontrolloituja ihmisen aineenvaihduntatutkimuksia kokeisiin ihmisen pankreasisaarekkeissa selvittääkseen, miten alaniini ja GIP vaikuttavat yhdessä insuliinin erityksen säätelyyn. Tämän mekanismin ymmärtäminen voi selittää, miksi GIP:n toiminta muuttuu tyypin 2 diabetessa, ja auttaa määrittämään uusia lähestymistapoja inkretiiniperäisten hoitojen parantamiseksi ja beatasolujen toiminnan säilyttämiseksi.

S | Mitä sinua veti aineenvaihduntatutkimuksiin?

Metabolia

Doktorin jälkeisen koulutukseni aikana aloitin kiinnostumisen vastaamattomista kysymyksistä, jotka liittyvät inkretinihormoneihin ja pankreasin saarekkeiden biologiaan. Erityisesti ihmettelin, miksi GIP-vaikutus on heikentynyt tyypin 2 diabeteksessa, vaikka GIP-pohjaiset hoidot ovat osoittaneet huomattavaa kliinistää menestystä. Tutkimukseni keskittyy nyt pankreasin alfa- ja beta-hukkien välisen viestinnän ymmärtämiseen, joka säätelee insuliinin vapautumista, ja mekanismojen paljastamiseen, jotka voivat parantaa diabetes-hoitoja.

S | Mitä tutkimuksistanne opitte odottamattomasta asiasta?

Yksin oppimistani yksi kaikista yllättävimmistä asioista on se, että hormonit vaikuttavat lähes poikkeuksetta yksinään. Koulutukseni alkuvuosina näin GIP-hormonin hormonina, joka vaik suoraan haiman beetasoluihin insuliinin erityksen virittämiseksi. Kun aloitin kirjallisuuden tutkimisen ja kokeiden suunnittelun, huomasin, että haiman alfasolit osallistuvat aktiivisesti tähän prosessiin. Alfasolit eivät vain eritä glukagonia verensokerin nostamiseksi; ne vastaavat ravintoaineisiin, kuten aminohappoihin, ja viestivät läheisten betasolujen kanssa lisätäkseen insuliinin eritystä. Tämä näkökulman muutos muutti perustavalla tavalla tapojani ajatella aineenvaihdunnan säätelyä. Se vahvisti käsitystä siitä, että fysiologia toimii solujen ja elinten välisten yhteensovitettujen vuorovaikutusten kautta, ei erillisten, toisistaan riippumattomien yksittäisten reittien kautta. Tämä tietoisuus muotoili tutkimusotettani; se ohjasi minut esittämään kokonaisvaltaisempia kysymyksiä ja suunnittelemaan kokeita, jotka heijastavat ihmisen aineenvaihdunnan monimutkaisuutta yksittäisten hormonien tai solutyypien eristettyjen tutkimisten sijaan.

S | Jos tutkimuksenne onnistuu, mitä voitte muuttaa tiedeen tai yhteiskunnan kannalta?

Jos tutkimukseni onnistuu, ne autan parantamaan ymmärrystämme siitä, kuinka keho säätelee verensokeria ja kuinka nämä prosessit häiriintyvät tyypin 2 diabeteksessa. Osoittamalla uusia mekanismeja, jotka säätelevät insuliinin eritystä, tämä työ voi auttaa selittämään, miksi tietyt nykyiset hoidot ovat tehokkaita, ja tunnistamaan mahdollisuuksia kehittää parempia hoitoja. Laajemmassa mielessä tutkimukseni luo perustaa tuleville löydöksille aineenvaihdunta- ja endokrinologian alalla edistämällä syvempää ihmisen fysiologian ymmärrystä. Tyypin 2 diabetes vaikuttaa maailmanlaajuisesti satoihin miljooniin ihmisiin ja lisää sydäntautin, munuaistautin, sokeuden ja muiden vakavien komplikaatioiden riskiä, mikä tekee siitä yhden aikakaudemme suurimmista kansanterveyden ongelmista. Pikkuisetkin edistymystämme taudin ymmärryksessä voivat parantaa potilashoitoa. Toivon, että tämä tutkimus auttaa kasvattamaan uuden sukupolven tiedemiehiä, jotka käsittelevät monimutkaisia biolääketieteellisiä ongelmia, samalla kun se edistää tehokkaampia strategioita diabetesin ehkäisyyn, hoitoon ja hallintaan.

S | Mikä on suurin jännitys, jota odotat seuraavan vastauksesi yhteydessä?

Suurin jännitys, jota odotan seuraavaa vastaustani, liittyy siihen, kuinka keho kykenee säilyttämään verensokerin normaalilla tasolla ennen tyypin 2 diabeteksen kehittymistä. Monien ihmisten kyky pysyä metabolisesti terveinä vuosia kasvavasta insuliiniresistensistä huolimatta viittaa vahvoihin kompensoiviin mekanismeihin, jotka ylläpitävät glukoosihomeostaasia. Haluan ymmärtää, mitkä näistä mekanismeista ovat, miksi jotkut niistä epäonnistuvat aikanaan tietyissä yksilöissä ja voidaanko niitä vahvistaa diabeteksen etenemisen hidastamiseksi tai ehkäisemiseksi. Näiden kysymysten vastaaminen siirtäisi painopisteen vakiintuneen diabeteksen hoidosta metabolisen terveyden säilyttämiseen ennen peruuttamatonta vaurion syntymistä. Ajatus siitä, että näiden varhaisen sopeutumisvasteiden tutkiminen paljastaisi uusia biologisia periaatteita ja luisi mahdollisuuksia puuttumisiin, joiden avulla ihmiset voisivat pysyä terveinä pidempään sen sijaan, että niitä hallittaisiin sairauden jo kehittyttyä, innostaa minua.

Vastaukset on järjestetty pituuden ja selkeyden mukaan.