Исследователи из Weill Cornell Medicine использовали передовую модельную систему, чтобы раскрыть механизм, с помощью которого SARS-CoV-2, вирус, вызывающий COVID-19, вызывает новые случаи диабета и ухудшает осложнения у людей, которые уже им больны. Команда обнаружила, что воздействие вируса активирует иммунные клетки, которые в свою очередь разрушают бета (β)-клетки, клетки поджелудочной железы, которые вырабатывают инсулин. Исследование было опубликовано в журнале Cell Stem Cell.
«В этой области давно существует гипотеза о том, что определенные вирусные инфекции могут вызывать диабет 1 типа», — сказал соавтор Шуйбинг Чен , директор Центра геномного здоровья, профессор хирургии Kilts Family и член Института терапевтической регенерации органов Хартмана в Weill Cornell Medicine. «Но мы смогли показать, как это происходит в контексте инфекции COVID-19».
«Когда у кого-то тяжелая форма COVID-19, конечно, первым приоритетом является лечение опасных для жизни симптомов», — сказал соавтор исследования Роберт Шварц, доцент кафедры медицины в Weill Cornell Medicine и гастроэнтеролог и гепатолог в NewYork-Presbyterian/Weill Cornell Medical Center. «Но в будущем, возможно, появится способ разработки клинических терапевтических средств, которые помогут избежать последующего повреждения таких органов, как поджелудочная железа».
Люлиу Ян и Юйлин Хань, которые на момент проведения исследования были научными сотрудниками отделения хирургии, а также доктор Туо Чжан, преподаватель микробиологии и иммунологии в Weill Cornell Medicine, были первыми соавторами статьи.
С первых дней пандемии COVID-19 врачи, ухаживающие за больными пациентами, наблюдали, что вирус поражает ряд систем органов, включая не только легкие, но и сердце, печень, толстую кишку и поджелудочную железу. Для текущей работы исследователи начали с образцов ткани поджелудочной железы, полученных при вскрытии людей, умерших от COVID-19. Они заметили, что островки поджелудочной железы, части поджелудочной железы, которые вырабатывают инсулин для регулирования уровня сахара в крови, были повреждены.
Затем они использовали метод анализа GeoMx для более детального изучения образцов. Это выявило наличие в тканях иммунных клеток, называемых провоспалительными макрофагами. Задача этих макрофагов — убивать патогены, но иногда они наносят сопутствующий ущерб здоровым тканям.
Чтобы узнать больше об этой деятельности, команда использовала модельную систему, разработанную в лаборатории Чена, которая никогда ранее не использовалась; органоиды островков поджелудочной железы (мини-органы), которые включали как сосудистую систему, так и иммунные клетки. «Если мы хотим использовать органоиды для изучения того, как прогрессирует болезнь, важно иметь возможность включать компоненты иммунной системы в эти модели», — сказал Чен. В этом случае после заражения органоидов SARS-CoV-2 они обнаружили, что макрофаги, по-видимому, убивают β-клетки посредством типа клеточной смерти, называемого пироптозом.
Команда также использовала органоиды для изучения того, как поджелудочная железа реагирует на заражение другим инфекционным вирусом: вирусом Коксаки B4, который был вовлечен в возникновение диабета 1 типа. Они обнаружили схожую реакцию макрофагов. «В дальнейшем эта органоидная система будет полезна и для изучения других вирусов», — сказал Шварц.
Дальнейшие исследования сигнальных молекул, активирующих макрофаги, также предложили потенциальные вмешательства для защиты β-клеток от повреждения у пациентов с тяжелыми инфекциями. Хотя еще слишком рано начинать тестирование каких-либо методов лечения, это может быть возможно в будущем. Эта работа также может помочь пролить свет на основные причины длительного COVID, состояния, которое, как полагают, поражает более 15 миллионов человек в Соединенных Штатах.
