Posztdoktorális arckép: Hannah Waterman – az akasztósejt-átvitel kutatása

Hannah Waterman a Duke Egyetemen dolgozik poszdoktori kutatóként. Kutatásai arra összpontosítanak, hogy a hasnyálmirigy alfa- és béta-sejtjei közötti kommunikáció hogyan szabályozza az inzulinkibocsátást. Ezen poszdoktori portréróbeszélgetésében arról beszél, munkája miért fontos, és hogyan segítheti kutatása a diabétesz kezelésének fejlesztését.

2. tipp: A hasnyálmirigy acinarsejtjeinek kommunikációjának feloldása cukorbetegségben

S | Milyen tudományos problémát próbál megoldani?

A kutatásom által megpróbált megoldani alapvető tudományos probléma az, hogy a GIP (glükóz-függő inzulotropin-peptid), egy gyomor-bélrendszeri eredetű hormon, amely az evés után szabadul fel és serkenti az inzulinszekretiót, miért romlik meg az inzulinszekretiót fokozó hatásai a 2-es típusú cukorbetegség korai szakaszaiban, annak ellenére, hogy a GIP-receptorok expressziója megőrződik és a GIP-receptor agonisták klinikai hatékonysága fenntartható. Ez az arra utal, hogy a GIP hatását szabályozó alapvető mechanizmusok még nem váltak világossá. A hasnyálmirigy béta-sejtjei inzulint termelnek a vér cukortartalmának csökkentésére, míg a szomszédos alfa-sejtjei glukagont szabadítanak fel a vér cukartartalmának emelésére, és koordinálják a szigetecskén belüli kommunikációt is. Növekvő bizonyítékok mutatják, hogy az amino savak, elsősorban az alanin, a GIP-receptor jelátvitelén keresztül aktiválják az alfa-sejtjeiket, ami olyan faktorok szabadulásához vezet, amelyek fokozzák az inzulinszekretiót a béta-sejtjeiből. Ennek ellenére ismeretlen, hogy ez a táplálékhoz kötött alfa-sejtből béta-sejtbe irányuló jelátviteli út az embereken is működik-e. Kutatásom kontrollált emberi metabolizmus-vizsgálatokat egyesít emberi hasnyálmirigy-szigetecskéken végzett kísérletekkel, hogy meghatározza, hogyan működnek együtt az alanin és a GIP az inzulinszekretió szabályozásában. Ennek a mechanizmusnak az megértése megmagyarázhatja, miért változik meg a GIP funkciója a 2-es típusú cukorbetegségben, és segíthet új megközelítések meghatározásában a GIP-alapú terápiák fejlesztéséhez és a béta-sejtjeinek funkciójának megőrzéséhez.

S | Mi vonzotta Önt a metabolizmus-kutatásokba?

Metabolizma

A doktori posztgraduális tanulmányaimba való átálláskor elkezdtem érdeklődni a válaszolatlan kérdések iránt az inkretin hormonok és a pankreas izomsejtek biológiája területén. Különösen az izgatott, hogy a GIP-alapú terápiák jelentős klinikai sikeréhez képest miért romlik le a GIP hatása a 2-es típusú cukorbetegségben. Kutatásaim most a pancreas alfa- és beta-sejtek közötti kommunikáció megértésére összpontosítanak, amelyek szabályozzák az inzulinkibocsátást, és a cukorbetegség terápiáinak javítását elősegítő mechanizmusok feltárására irányulnak.

S | Kutatásai során mit tanult egy olyan dologból, amire nem számított?

Az egyik legmeglepőbb dolog, amit megtanultam, hogy a hormonok ritkán hatnak egyedül. A képzésem első éveiben a GIP-et egy olyan hormonként fogtam fel, amely közvetlenül hat a hasnyálmirigyi béta-sejtekre és serkenti az insulin szekréciót. Ahogy kezdtem áttekinteni a szakirodalmat és tervezni a kísérleteket, észrevettem, hogy a hasnyálmirigyi alfa-sejtek is aktív szerepet játszanak ebben a folyamatban. Az alfa-sejtek nemcsak a vércukorszint emelésére választak glukagont, hanem tápanyagokra, például aminosavakra is reagálnak, és kommunikálnak a szomszédos béta-sejtekkel az insulin szekréció fokozása érdekében. Ez a nézetváltozás gyökeresen megváltoztatta a metabolikus szabályozásról való gondolkodásomat. Megerősítette, hogy a fiziológia nem önálló, független egyedi utak mentén működik, hanem a sejtek és szervek közötti koordinált kölcsönhatások révén. Ez a felismerés formálta kutatói megközelítésemet; arra irányított, hogy átfogóbb kérdéseket tegyek fel, és a egyetlen hormonok vagy sejttípusok elkülönített tanulmányozása helyett olyan kísérleteket tervezzek, amelyek tükrözik az emberi anyagcsere összetettségét.

S | Ha kutatásai sikeresek, mit változtathatnak meg a tudomány vagy a társadalom számára?

Ha kutatásom sikeres lesz, hozzájárul az emberi szervezet vércukorszintjének szabályozásával és ezen folyamatok 2-es típusú cukorbetegségben bekövetkező felborulásával kapcsolatos megértésünk fejlesztéséhez. Az inszulin szekréciót szabályozó új mechanizmusok feltárásával ez a munka segíthet abban, hogy megmagyarázza, miért hatások egyes meglévő terápiák, és azonosítsa a jobb kezelések kifejlesztésének lehetőségeit. Szélesebb értelemben kutatásom a metabolikus és endokrin bijológia jövőbeli felfedezéinek alapját képezi, az emberi fiziológia mélyebb megértéséhez való hozzájárulásával. A 2-es típusú cukorbetegség világszerte száznál több millió embert érint, és növeli a szívbetegség, a vesebetegség, a vakság és egyéb súlyos szövődmények kockázatát, ami az egyik legfontosabb közegészségügyi kihívássá teszi a korunkban. A betegség megértésében elért apró lépések is ígéretesek a betegellátás javításában. Remélem, hogy ez a kutatás hozzájárul a cukorbetegség megelőzéséhez, kezeléséhez és kezeléséhez hatékonyabb stratégiák kifejlesztéséhez, miközben segíti az új generáció tudósainak nevelését, akik megfogják a bonyolult biomedikal problémákat.

S | Melyik az a kérdés, amelynek megválaszolására a legjobban izgulsz?

A legnagyobban izgatottan megválaszolt kérdések egyike az, hogy a szervezet hogyan képes a vér cukorszintjét normál szinten tartani még a 2-es típusú cukorbetegség kialakulása előtt. Annak a sok embernek a ténye, akik évtizedekig metabolikusan egészségesek maradnak a fokozódó inzulinderencia ellenére, arra utal, hogy léteznek erős kompenzációs mechanizmusok a glükóz homeosztázis megőrzésére. Szeretném megérteni, mik ezek a mechanizmusok, miért kudarcosak egyes egyéneknél az idő múlásával, és erősíthetők-e, hogy késleltessék vagy megelőzzék a betegség előrehaladását. Ezeknek a kérdéseknek a megválaszolása a fókuszt a kiépült cukorbetegség kezeléséről a metabolikaság megőrzésére tolja el, mielőtt visszafordíthatatlan kár keletkezne. A korai adaptációs válaszok tanulmányozása új biológiai elveket tárogathat ki, és lehetőségeket teremt az olyan beavatkozások számára, amelyek lehetővé teszik az emberek hosszabb ideig való egészségének megőrzését ahelyett, hogy a kialakult betegség kezelésére összpontosítanánk.

A válaszok hossz és átláthatóság szempontjából lettek rendezve.