1형 당뇨병을 더 빨리 진단할 방법

일반적으로 20 세 이전에 발생하는자가 면역 질환 인 제 1 형 당뇨병은 생명체에 필수적인 호르몬 인 인슐린을 생산하는 신체의 능력을 없애줍니다. 진단은 종종 증상이 발생한 후 발생하며이 시점에서 질병이 발병합니다. 그러나 위험에 처한 환자에게 질병의 초기 징후가 있는지 테스트하는 방법이 있다면 발병을 지연시킬 수 있습니다.

과학 면역학 (Science Immunology)에 발표 된 새로운 연구 에서 스크립스 리서치 (Scrips Research)의 과학자들은 이전에 청소년 당뇨병으로 알려진 제 1 형 당뇨병의 가장 빠른 생물학적 표지가 무엇인지 발견했다. 만약 그들이 현재 시도하고있는 인간에서 그들의 마우스 연구가 복제 될 수 있다면, 질병을 발병하는 과정에있는 환자들을 위해 치료 적 개입의 시간이 크게 개선 될 수있다.

연구를 주도한 스크립스 리서치 (Scrips Research)의 면역학과 미생물학과 교수 인 루크 테이 튼 (Luc Teyton)은“이 연구의 번역 측면은 나에게 가장 흥미로운 일이다. "단일 세포 기술을 사용하여 질병의 당뇨병 전 단계를 연구함으로써, 특정 항 인슐린 T 세포를 제 1 형 당뇨병에서 보이는자가 면역 반응과 기계적으로 연결할 수있게되었습니다. 인간 연구. "

약 1,250 만 명의 미국 어린이와 성인이 제 1 형 당뇨병을 앓고 있으며, 완전히 이해되지 않은 이유로 발병률이 증가하고 있습니다. 이 질환을 앓고있는 사람들의 경우 면역계는 전적으로 인슐린 생성을 담당하는 췌장 베타 세포를 공격합니다. 인슐린이 없으면 그들의 몸은 포도당이 에너지에 필요한 혈류 밖으로 세포로 설탕을 옮길 수 없습니다. 이 때문에 제 1 형 당뇨병 환자는 혈당 수준을 면밀히 모니터링하고 생존을 위해 매일 인슐린을 주사해야합니다.

과학계는 25 년 전에 1 형 당뇨병에 대한 획기적인 유전자 연구 이후로 오랫동안 1 형 당뇨병을 가진 사람들 사이에서 특정 종류의 면역-간에 뚜렷한 유전자 서명이 존재한다는 사실을 오랫동안 알고 있습니다. HLA로 알려진 조절 분자 (인간 백혈구 항원의 약자). HLA 단백질은 세포 표면에 앉아 면역계에 공격 여부를 알려줍니다. 이 신호는 일반적으로 위험한 세포를 파괴하는 데 도움이되지만 분자가 잘못된 메시지를 보내면 생명을 위협 할 수 있습니다.

1 형 당뇨병의 경우, 돌연변이 된 HLA 단백질은 베타 세포에 의해 만들어진 인슐린의 단편에 결합하여 면역계에 의해 파괴된다.

HLA 유전자 돌연변이와 제 1 형 당뇨병 사이의 관련성은 잘 확립되어 있지만, 과학계는 면역계의 T 세포가이 문제가있는 분자에 끌리는 방식을 분별할 수 없었습니다.

이것이 바로 Teyton 팀이 5 년에 걸친 실험을 통해 해답을 제시 한 것입니다. 그들의 연구는 최첨단 구조 및 전산 생물학 기술을 사용하여 세포가 어떻게 질병을 일으키는 지 이해하는 질병의 초기 단계 동안 비만 성 당뇨병 마우스의 혈액 샘플을 평가하는 것을 포함했습니다.

Teyton은 그들이 수행 한 단일 세포 분석은 이러한 유형의 세포에 대해 이전에 수행 된 적이 없었으며 새로운 정보를 발굴했다고 밝혔다. Scripps Research의 통합 구조 및 전산 생물학 부서와 협력하여 연구팀은 개별 T 세포의 DNA를 서열 분석하여 세포 기능 및 유전자 변이의 매우 높은 해상도를 보여 주었다. 전체적으로이 연구는 4 테라 바이트 이상의 데이터를 생성했습니다.

이들의 주요 발견 중 하나는 CD4 + T 세포가 돌연변이 된 HLA 단백질을 인식하고 베타 세포를 공격 할 수있게하는 "P9 스위치"라고 불리는 구조적 메커니즘이었다. 또한 위험한 항 인슐린 T 세포는 베타 섬이 위치한 췌장의 작은 조직 구조 인 섬에 항상 존재한다는 사실을 발견했습니다. 이전에, 항-인슐린 T 세포의 기원은 알려지지 않았으며, 일부는 췌장 림프절에서 생성 될 수 있다고 의심했습니다.

특히, P9 스위치는 마우스에서 항-인슐린 반응의 초기 버스트를 유도 한 후 빠르게 사라졌다. 이 현상이 인간에게 전이된다면, P9 스위치가 장착 된 면역 세포는 질병의 초기 단계에있는 사람들에서만 검출 할 수있을 것입니다. 따라서, 이들 세포의 존재를 나타내는 혈액 검사는 질병의 가장 초기에 가능한 징후를 제공하고 중재를 가능하게 할 수있다.

이 연구로 무장 한 Teyton은 인간 연구를 진행할 수 있도록 승인을 받았습니다. 그의 팀은 매년 최대 30 명의 위험에 처한 개인으로부터 혈액 샘플을 수집하고 질병의 선구자에 대한 샘플을 분석합니다. 제 1 형 당뇨병은 강력한 유전 적 연관성을 가지고 있습니다. Teyton에 따르면 질병에 즉각적인 친척이있는 사람들은 일반인보다 20 배나 더 높은 확률로 자신을 확보 할 수 있다고한다.

전임상 5 년간의 조기 진단과 실시간 베타 세포 파괴 모니터링 능력은 제 1 형 당뇨병과 인슐린 의존성을 예방하기위한 일련의 새로운 치료 적 개입을 가능하게 할 것이라고 Teyton은 말했다.

연구 저자는 "IA의 위치 B57은 NOD 마우스에서 조기 항-인슐린 반응을 제어하여 MHC 감수성 대립 유전자를 제 1 형 당뇨병 발병과 연결시킨다"고 루이스 지오이 아 (Louis Gioia), 마리 홀트 (Marie Holt), 안네 코스탄조 (Anne Costanzo), 싯다르타 샤르마 (Sidhartha Sharma), 브라이언 아베 (Brian Abe), 리사 케인 (Lisa Kain) 등이있다. , Maki Nakayama, Xiaoxiao Wan, Andrew Su, Clayton Mathews, Yi-Guang Chen, Emil Unanue 및 Luc Teyton.

이 작업은 Scripps Translational Science Institute UL1TR002550, TL1TR002551 (SS 및 LG, KL2TR001112) 및 BA (National Institute of Health) RO1DK058177 (EU), R01DK099317 (MN, RO1DK097605) 및 National Institute of Health Clinical and Translational Science Award (National Institute of Health Clinical and Translational Science Award)에서 지원되었습니다. 연구 과정에서 스크립스 클리닉 & 그린 병원 내과 레지던시 ABIM 연구 경로의 거주자는 LTBA의 DK107541에서 YC로, 그리고 LTBA에서 1R01DK117138이었다.

-요약-

과학자들이 1형 당뇨병의 초기 생물학적 표지가 될 수도 있는 것을 발견했다.

전형적으로 20세 이전에 나타나는 자가면역 질환인 1형 당뇨병은 몸이 생명에 필수적인 호르몬인 인슐린을 생산하는 능력을 없앤다. 증상이 나타난 후에 종종 진단이 이뤄지게 된다. 그 질병의 초기에 발병 위험이 있는 환자를 시험할 방법이 있다면, 그 발병을 늦출 수 있을지도 모른다.

단일-세포 기술을 이용해서 전당뇨병 단계를 연구해서, 그들은 특정한 항-인슐린 T 세포를 1형 당뇨병에서 보이는 자가면역 반응과 기전적으로 연결시킬 수 있었다. 1형 당뇨병 환자에서, 면역계가 인슐린 생산을 전적으로 담당하는 췌장 베타 세포를 공격한다. 인슐린이 없으면, 몸은 당을 혈류로부터 세포로 옮길 수 없다.

25년도 더 전에 1형 당뇨병의 유전적 연구가 이루어졌고, 1형 당뇨병 환자들이 HLAs(human leukocyte antigens)라고 알려진 특정한 종류의 면역-조절 분자들 사이에 뚜렷한 유전적 특징을 가진다고 알려져 있다. HLA 단백질은 세포 표면에 있어서, 면역계에게 공격할지 말지를 알려준다.

1형 당뇨병의 경우에, 돌연변이 HLA 단백질이 베타 세포가 만든 인슐린 조각에 결합해서, 면역계의 공격을 받게 한다.

과학자들이 아주 초기 단계에서 비만이 아닌 당뇨 쥐의 혈액 표본을 시험했다. 단일-세포 분석에서, 세포 기능과 유전적 변이를 알아보기 위해서 그들은 개별 T 세포의 DNA의 서열을 밝혔다.

그들은 CD4+ T 세포가 변이된 HLA 단백질을 인지해서 베타 세포를 공격하도록 하는 구조적 기전인 “P9 스위치”을 밝혔다. 위험한 항-인슐린 T 세포는 항상 베타 세포가 있는 췌장 안의 작은 구조(섬) 안에 있다는 것도 밝혔다.

쥐에서 P9 스위치가 초기 항-인슐인 반응을 이끌고 빠르게 사라졌다. 이 현상이 사람에서도 나타난다면, 그 병의 발달의 초기 단계에 있는 사람들에서 혈액 검사를 통해 P9스위치를 가진 면역 세포를 감지할 수 있을 것이다.

그 결과가 사람에서도 반복될 수 있다면, 당뇨병이 발달하는 과정에 있는 환자들을 위해서 훨씬 더 빠른 시점에 치료를 시작할 수 있게 될지도 모른다.