Portret pocta: Hannah Waterman bada komunikację komórek wyspowych

Hannah Waterman to badaczka po doktora na Uniwersytecie Duke. Jej badania koncentrują się na zrozumieniu, jak komunikacja między komórkami alfa i beta trzustki reguluje wydzielanie insuliny. W tym wywiadzie z cyklu Postdoc Portrait (Portret badacza po doktora) rozmawia o znaczeniu swoich badań oraz o tym, jak nadzieje, że przyczynią się one do ulepszenia metod leczenia cukrzicy.

Wskazówka 2: Rozumienie komunikacji między komórkami acinarowymi a trzustką w cukrzycy

S | Jaki problem naukowy próbujesz rozwiązać?

Podstawowym problemem naukowym, którym chciałbym się zająć w swoich badaniach, jest wyjaśnienie, dlaczego stymulujące wydzielanie insuliny efekty peptydu glukozozależnego insulinotropowego (GIP) — hormonu pochodzenia jelitowego, uwalnianego po posiłkach i stymulującego wydzelanie insuliny — są zaburzane we wczesnych stadiach cukrzycy typu 2, mimo zachowanej ekspresji receptora GIP oraz utrzymującej się skuteczności klinicznej agonistów receptora GIP. Ta sugeruje, że podstawowe mechanizmy regulujące działanie GIP nie zostały jeszcze w pełni wyjaśnione. Podczas gdy komórki beta trzustki produkują insulinę, aby obniżyć poziom cukru we krwi, sąsiednie komórki alfa wydzielają glukagon, aby go podnieść, oraz koordynują komunikację wewnątrz wysp trzustkowych. Wzrastająca liczba dowodów wskazuje, że aminokwasy, na pierwszym miejscu alanina, aktywują komórki alfa za pośrednictwem transmisji sygnału przez receptor GIP, co prowadzi do uwalniania czynników stymulujących wydzelanie insuliny z komórek beta. Mimo to nie wiadomo, czy ta jelitowo-zależna droga sygnałowa przechodząca z komórki alfa w komórkę beta działa u ludzi. Moje badania łączą kontrolowane badania nad metabolizmem człowieka z eksperymentami przeprowadzonymi na ludzkich wyspach trzustkowych, aby określić, w jaki sposób alanina i GIP działają razem w celu regulacji wydzelania insuliny. Zrozumienie tej mechanizmo może wyjaśnić, dlaczego funkcja GIP zmienia się w cukrzycy typu 2, oraz pomóc w wyznaczeniu nowych podejść w celu poprawy terapii opartych na inkretynach i ochrony funkcji komórek beta.

S: Co przyciągnęło Cię do badań nad metabolizmem?

Metabolizma

Podczas przechodzenia moich studiów doktorskich, zaczęłam interesować się niewyjaśnionymi pytaniami dotyczącymi hormonów inkretynowych i biologii wysp pankreatycznych. W szczególności, mimo znaczącego sukcesu klinicznego terapii opartych na GIP, zastanawiałam się, dlaczego działanie GIP jest zaburzane w cukrzycy typu 2. Moje badania obecnie koncentrują się na zrozumieniu komunikacji między komórkami alfa i beta pankreatycznych, które regulują uwalnianie insuliny, oraz na wykrywaniu mechanizmów, które mogłyby poprawić terapie cukrzycowe.

S | Czy w trakcie swoich badań odkryliście coś, czego się nie spodziewaliście?

Jednym z najbardziej zaskakujących odkryć, jakie uczyniłem, jest to, że hormony rzadko działają samodzielnie. W pierwszych latach mojego kształcenia postrzegałem GIP jako hormon działający bezpośrednio na komórki beta pankreasu, stymulując wydzielanie insuliny. Gdy zacząłem analizować piśmiennictwo i projektować eksperymenty, zauważyłem, że w tym procesie istotną rolę odgrywają również komórki alfa pankreasu. Komórki alfa nie wydzielają tylko glukagonu w celu podniesienia poziomu cukru we krwi; reagują one również na składniki odżywcze, takie jak kwasy aminowe, i komunikują się z sąsiednimi komórkami beta, aby zwiększyć wydzielanie insuliny. Ta zmiana perspektywy fundamentalnie odmieniła sposób, w jaki myślę o regulacji metabolicznej. Ukreśliła przekonanie, że fizjologia działa nie poprzez niezależne, pojedyncze szlaki, lecz poprzez zsynchronizowane interakcje między komórkami i organami. To odkrycie ukształtowało moje podejście do badań; skierowało mnie do zadawania bardziej kompleksowych pytań i projektowania eksperymentów odbijających złożoność ludzkiego metabolizmu, zamiast badania pojedynczych hormonów czy typów komórek w sposób izolowany.

S | Jeśli Twoje badania okażą się sukcesem, co mógłbyś zmienić dla nauki lub społeczeństwa?

Jeśli moje badania okażą się sukcesem, przyczynią się do pogłębienia naszego zrozumienia, w jaki sposób organizm reguluje poziom cukru we krwi i w jaki sposób te procesy są zaburzane w cukrzycy typu 2. Odkrywając nowe mechanizmy kontrolujące wydzielanie , praca ta może pomóc wyjaśnić, dlaczego niektóre z obecnych terapii są skuteczne, oraz wskazać możliwości rozwoju lepszych metod leczenia. W szerszym kontekście moje badania przyczyniają się do głębszego zrozumienia fizjologii człowieka, kładąc fundamenty pod przyszłe odkrycia w dziedzinie biochemii metabolizmu i endokrynologii. Cukrzyca typu 2 wpływa na setki milionów ludzi na całym świecie i zwiększa ryzyko poważnych powikłań, takich jak choroby serca, choroby nerek, utrata wzroku oraz inne, co czyni ją jednym z największych problemów zdrowia publicznego naszych czasów. Nawet najmniejsze postępy w zrozumieniu tej choroby mogą przynieść potencjalną poprawę w opiece nad pacjentami. Mam nadzieję, że te badania przyczynią się do opracowania bardziej skutecznych strategii zapobiegania, leczenia i zarządzania cukrzycą, a także pomogą w kształceniu nowej generacji naukowców, którzy będą rozwiązywać złożone problemy biomedyczne.

S | Jakie pytanie najbardziej cieszy Cię na myśl o jego odpowiedzi?

Najwięcej ekscytuje mnie pytanie, na które chętniej odpowiem: w jaki sposób organizm samoreguluje poziom cukru we krwi, utrzymując go na normalnym poziomie, zanim rozwinie się cukrzyca typu 2. To, że wielu ludzi przez lata pozostaje metabolicznie zdrowy mimo rosnącego oporu na insulinę, sugeruje istnienie silnych mechanizmów kompensacyjnych utrzymujących homeostazę glukozy. Chcę zrozumieć, na czym te mechanizmy polegają, dlaczego niektóre z nich z czasem zawodzą u poszczególnych osób oraz czy da się je wzmocnić, aby opóźnić lub zapobiec postępowi choroby. Odpowiedzenie na te pytania przesunie nacisk z leczenia ugruntowanej cukrzycy na utrzymanie zdrowia metabolicznego przed wystąpieniem nieodwracalnych uszkodzeń. Wierzę, że badanie tych wczesnych reakcji adaptacyjnych ujawni nowe zasady biologiczne i stworzy możliwości opracowania interwencji, które pozwolą ludziom dłużej zachować zdrowie, zamiast zarządzać chorobą po jej wystąpieniu.

Odpowiedzi zostały uporządkowane pod względem długości i jasności.