วิธีการที่หนูส่องสว่างกลไกโรคเบาหวานแพ้ภูมิตัวเอง

โรคเบาหวานประเภท 1 (T1D)  เป็นโรคแพ้ภูมิตัวเองที่ซับซ้อน โดยระบบภูมิคุ้มกันจะทำลายเซลล์ β ที่สร้างอินซูลินในตับอ่อน การทำความเข้าใจกลไกพื้นฐานของ T1D เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการพัฒนาวิธีการรักษาที่มีประสิทธิภาพ และแบบจำลอง T1D ที่ใช้หนูที่ไม่เป็นเบาหวาน (NOD) ได้กลายเป็นเครื่องมือที่ขาดไม่ได้ในการวิจัยพรีคลินิก ที่ Hkeybio ผู้นำด้านโมเดลโรคแพ้ภูมิตนเอง เราใช้เมาส์ NOD เพื่อพัฒนาความเข้าใจและการพัฒนาด้านการรักษาโรคใน T1D โดยให้การสนับสนุนลูกค้าด้วยข้อมูลพรีคลินิกที่แข็งแกร่งและมีลักษณะเฉพาะ

 

เหตุใดจึงใช้โมเดลเมาส์ NOD ในการวิจัย T1D

โมเดลเมาส์ NOD แสดงถึงอะไร?

เมาส์รุ่น NOD เป็นสายพันธุ์ที่มีความโน้มเอียงทางพันธุกรรมซึ่งพัฒนาเป็นโรคเบาหวานภูมิต้านตนเองได้เองโดยมีลักษณะคล้ายกับ T1D ของมนุษย์อย่างใกล้ชิด ต่างจากแบบจำลองที่เกิดขึ้น หนู NOD เลียนแบบการลุกลามของโรคตามธรรมชาติ โดยนำเสนอแพลตฟอร์มที่ทรงพลังสำหรับการศึกษาปัจจัยทางพันธุกรรมและภูมิคุ้มกันที่เกี่ยวข้องกับการทำลายเซลล์ β

จุดแข็งอย่างหนึ่งของแบบจำลอง NOD อยู่ที่การเริ่มเป็นโรคเบาหวานที่เกิดขึ้นเองโดยปราศจากการกระตุ้นเทียม ซึ่งทำให้เป็นระบบที่เกี่ยวข้องทางสรีรวิทยา แบบจำลองนี้จำลองลักษณะทางภูมิคุ้มกันวิทยาหลายอย่างที่พบในผู้ป่วยอย่างซื่อสัตย์ รวมถึงการแทรกซึมของเกาะเล็กตับอ่อนแบบเลือกสรร และการผลิตแอนติบอดีอัตโนมัติ ซึ่งเป็นแง่มุมที่สำคัญสำหรับการประเมินการแทรกแซงแบบใหม่ที่มุ่งเป้าไปที่การปรับภูมิคุ้มกัน

ความสามารถของแบบจำลองในการทำซ้ำลักษณะสำคัญของ T1D ของมนุษย์ ซึ่งรวมถึงการอักเสบของเกาะเล็กเกาะน้อยในตับอ่อน) และภาวะน้ำตาลในเลือดสูงตามมา ทำให้แบบจำลองนี้กลายเป็นรากฐานที่สำคัญในการวิจัยโรคเบาหวาน

 

ลักษณะทางพันธุกรรมและภูมิคุ้มกันที่สำคัญของหนู NOD

ความอ่อนไหวที่สำคัญ Loci และความแตกต่างทางเพศ

หนู NOD มีตำแหน่งทางพันธุกรรมหลายตำแหน่งที่มีส่วนทำให้เกิดความไวต่อ T1D ในบรรดายีนเหล่านี้ ยีนที่สำคัญต่อความเข้ากันได้ทางจุลพยาธิวิทยา (MHC) โดยเฉพาะแฮโพไทป์ H2^g7 มีบทบาทสำคัญในการสร้างการตอบสนองทางภูมิคุ้มกัน สารกำหนดทางพันธุกรรมเหล่านี้มีอิทธิพลต่อการนำเสนอแอนติเจน การกระตุ้นทีเซลล์ที่ไวต่อปฏิกิริยาอัตโนมัติ และกลไกความทนทาน

นอกจากนี้ อุบัติการณ์ของโรคเบาหวานยังสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในหนู NOD ตัวเมีย (ประมาณ 70-80% ภายในอายุ 20 สัปดาห์) เมื่อเทียบกับเพศชาย (40-50% ภายใน 30 สัปดาห์) อคติทางเพศที่เด่นชัดนี้มีสาเหตุมาจากอิทธิพลของฮอร์โมนต่อการควบคุมระบบภูมิคุ้มกัน โดยเอสโตรเจนช่วยเพิ่มการตอบสนองของทีเซลล์ที่ไวต่อปฏิกิริยาอัตโนมัติ ความแตกต่างเฉพาะทางเพศเหล่านี้ให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับความอ่อนแอของโรคต่างๆ ที่สังเกตได้ในมนุษย์ และทำให้นักวิจัยสามารถสำรวจกลไกทางภูมิคุ้มกันที่เกี่ยวข้องกับเพศสภาพได้

การทำความเข้าใจปัจจัยทางพันธุกรรมและฮอร์โมนเหล่านี้ช่วยในการวิเคราะห์ปฏิกิริยาที่ซับซ้อนที่ทำให้เกิดโรคเบาหวานจากภูมิต้านตนเอง ทำให้สามารถระบุเป้าหมายในการรักษาได้

เส้นเวลาโรคทั่วไปในหนู NOD

การพัฒนาทางพยาธิวิทยาในหนู NOD เป็นไปตามไทม์ไลน์ที่คาดเดาได้:

โรคเยื่อบุโพรงมดลูกอักเสบระยะแรกเริ่มเมื่ออายุประมาณ 4-6 สัปดาห์ โดยมีลักษณะเฉพาะคือการแทรกซึมของเซลล์ภูมิคุ้มกันเข้าไปในเกาะเล็กเกาะน้อยของตับอ่อน รอยโรคระยะเริ่มแรกส่วนใหญ่ประกอบด้วยมาโครฟาจและเซลล์เดนไดรต์ ซึ่งนำเสนอไอส์เลตแอนติเจนไปยังทีเซลล์

สิ่งนี้ดำเนินไปสู่การสูญเสียเซลล์ β อย่างค่อยเป็นค่อยไป ส่งผลให้กำลังการผลิตอินซูลินลดลง ระหว่าง 8 ถึง 12 สัปดาห์ การทำลายโดยอาศัยทีเซลล์จะรุนแรงขึ้น นำไปสู่การอักเสบของเกาะเล็กเกาะน้อยที่แย่ลง

ภายใน 12-20 สัปดาห์ หนูจำนวนมากจะมีภาวะน้ำตาลในเลือดสูงอย่างเปิดเผย ซึ่งบ่งบอกถึงอาการทางคลินิกของโรคเบาหวาน ระยะน้ำตาลในเลือดสูงสะท้อนถึงการลดมวลเซลล์ β อย่างมาก ส่งผลให้เกิดการขาดอินซูลินและภาวะสมดุลของกลูโคสบกพร่อง

ไทม์ไลน์นี้ช่วยให้นักวิจัยสามารถศึกษาระยะต่างๆ ของโรค ทำให้เกิดการแทรกแซงแบบกำหนดเป้าหมายและข้อมูลเชิงลึกเชิงกลไก ตัวอย่างเช่น สามารถทดสอบกลยุทธ์การป้องกันได้ในช่วงเริ่มแรกของโรคฉนวนอักเสบ ในขณะที่วิธีการรักษามุ่งเป้าไปที่การรักษาการทำงานของเซลล์ β ไว้ในระยะต่อมา

 

เซลล์ภูมิคุ้มกันทำให้เกิดการอักเสบของเกาะเล็กเกาะน้อยในหนู NOD ได้อย่างไร

บทบาทของทีเซลล์ CD4+ และ CD8+ ที่ไวต่อปฏิกิริยาอัตโนมัติ

การทำลายเซลล์ β ในหนู NOD นั้นขับเคลื่อนโดย T lymphocytes ที่ไวต่อปฏิกิริยาอัตโนมัติ ทีเซลล์ตัวช่วย CD4+ ควบคุมการโจมตีของระบบภูมิคุ้มกันโดยการผลิตไซโตไคน์ที่มีการอักเสบ เช่น IFN-γ และ IL-17 ซึ่งขยายการอักเสบเฉพาะที่และรับเซลล์ภูมิคุ้มกันเพิ่มเติม ทีเซลล์ตัวช่วยเหล่านี้ยังจัดให้มีสัญญาณที่จำเป็นไปยังทีเซลล์ CD8+ ที่เป็นพิษต่อเซลล์ ซึ่งจดจำและฆ่า β เซลล์โดยตรงผ่านการปลดปล่อยเพอร์ฟอรินและแกรนไซม์

การทำงานร่วมกันระหว่างเซตย่อยของทีเซลล์เหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อกระบวนการภูมิต้านตนเอง โดยเสนอเป้าหมายสำหรับการบำบัดด้วยการปรับภูมิคุ้มกัน ทีเซลล์ควบคุม (Tregs) ซึ่งโดยปกติจะระงับการทำงานของทีเซลล์ที่ไวต่อปฏิกิริยาอัตโนมัตินั้นมีความบกพร่องทางหน้าที่ในหนู NOD ซึ่งมีส่วนทำให้เกิดการทำลายเซลล์ β ที่ไม่ถูกตรวจสอบ

การมีส่วนร่วมจากเซลล์ B, เซลล์ Dendritic และสัญญาณภูมิคุ้มกันโดยธรรมชาติ

นอกเหนือจากทีเซลล์แล้ว บีเซลล์มีส่วนช่วยในการนำเสนอแอนติเจนให้กับทีเซลล์และผลิตออโตแอนติบอดีที่มุ่งเป้าไปที่แอนติเจนของเกาะเล็กๆ เช่น อินซูลิน และดีคาร์บอกซิเลสของกรดกลูตามิก (GAD) แอนติบอดีอัตโนมัติเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพที่สำคัญของการลุกลามของโรคทั้งในหนูและในมนุษย์

เซลล์เดนไดรต์ (DC) ทำหน้าที่เป็นเซลล์สำคัญที่สร้างแอนติเจน โดยจับเปปไทด์ที่ได้มาจากไอส์เลต และกระตุ้นการทำงานของทีเซลล์ไร้เดียงสาในต่อมน้ำเหลืองในตับอ่อน สถานะการเจริญเติบโตและสภาพแวดล้อมของไซโตไคน์ของ DC มีอิทธิพลอย่างยิ่งต่อความสมดุลระหว่างการกระตุ้นภูมิคุ้มกันและความอดทน

สัญญาณภูมิคุ้มกันโดยกำเนิด รวมถึงการปล่อยไซโตไคน์ที่ทำให้เกิดการอักเสบ (เช่น IL-1β, TNF-α) และการมีส่วนร่วมของตัวรับการจดจำรูปแบบ เช่น Toll-like receptors (TLRs) ช่วยเพิ่มการอักเสบของเกาะเล็กเกาะน้อย วิถีทางโดยธรรมชาติเหล่านี้สามารถถูกกระตุ้นโดยความเครียดของเซลล์หรือปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม ซึ่งเชื่อมโยงภูมิคุ้มกันโดยธรรมชาติกับการเริ่มต้นและการคงอยู่ของโรคเบาหวานภูมิต้านตนเอง

ส่วนประกอบภูมิคุ้มกันเหล่านี้ร่วมกันสร้างเครือข่ายที่ซับซ้อนซึ่งขับเคลื่อนการเกิดโรค T1D ในหนู NOD

 

การอ่านค่าเชิงทดลองในการศึกษาเมาส์ NOD

การตรวจสอบกลูโคสและเกณฑ์

ในการทดลองกับหนู NOD การอดอาหารและระดับน้ำตาลในเลือดแบบสุ่มเป็นมาตรการมาตรฐานในการวินิจฉัยการโจมตีของโรคเบาหวาน โดยทั่วไปเกณฑ์ที่ใช้คือ:

ระดับน้ำตาลในเลือดขณะอดอาหาร > 250 มก./ดล. (ประมาณ 13.9 มิลลิโมล/ลิตร)

กลูโคสสุ่ม > 300 มก./ดล. (ประมาณ 16.7 มิลลิโมล/ลิตร)

การตรวจติดตามระดับน้ำตาลในเลือดเป็นประจำช่วยให้นักวิจัยติดตามการลุกลามของโรคและประเมินประสิทธิภาพการรักษา เทคโนโลยีการตรวจติดตามกลูโคสอย่างต่อเนื่อง (CGM) ที่ปรับให้เหมาะกับสัตว์ขนาดเล็กให้โปรไฟล์การเผาผลาญที่ละเอียดยิ่งขึ้น

มิญชวิทยาและฟีโนไทป์ภูมิคุ้มกัน

การตรวจชิ้นเนื้อยังคงเป็นมาตรฐานสำคัญในการประเมินพยาธิสภาพของตับอ่อน การให้คะแนนภาวะอินซูลินอักเสบจะวัดปริมาณระดับของการแทรกซึมของเซลล์ภูมิคุ้มกันในเกาะเล็กเกาะน้อย ตั้งแต่เยื่อบุโพรงอักเสบ (เซลล์ภูมิคุ้มกันรอบๆ เกาะเล็กเกาะน้อย) ไปจนถึงภาวะเยื่อบุโพรงอักเสบรุนแรง (การแทรกซึมหนาแน่นและการทำลายเซลล์ β)

ฟีโนไทป์ของภูมิคุ้มกันโดยใช้โฟลว์ไซโตเมทรีช่วยให้สามารถระบุชุดย่อยของภูมิคุ้มกันที่เกี่ยวข้องกับโรคได้อย่างแม่นยำ รวมถึงทีเซลล์ที่ไวต่อปฏิกิริยาอัตโนมัติ บีเซลล์ เซลล์เดนไดรต์ และประชากรตามกฎระเบียบ การรวมฟีโนไทป์เข้ากับการตรวจวิเคราะห์เชิงฟังก์ชัน เช่น การทำโปรไฟล์ไซโตไคน์และการตรวจเพิ่มจำนวน ให้ข้อมูลเชิงลึกที่ครอบคลุมเกี่ยวกับภูมิต้านทาน

วิธีการเหล่านี้ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการประเมินที่มีประสิทธิภาพของการรักษาที่มุ่งเป้าไปที่การปรับภูมิคุ้มกันและการเก็บรักษาเซลล์ β

 

จุดแข็งและข้อจำกัดของแบบจำลอง NOD ในการวิจัยเชิงแปล

สิ่งที่ NOD Mice สรุปได้อย่างแม่นยำ

หนู NOD จำลองลักษณะภูมิต้านตนเองของ T1D ได้อย่างมีประสิทธิภาพ รวมถึงความไวทางพันธุกรรม การทำลายเซลล์ β-เซลล์โดยอาศัยภูมิคุ้มกัน และการลุกลามจากโรคฉนวนอักเสบไปจนถึงระดับน้ำตาลในเลือดสูง การเกิดโรคที่เกิดขึ้นเองโดยไม่มีการเหนี่ยวนำจากภายนอกให้บริบทที่เกี่ยวข้องทางสรีรวิทยาสำหรับการทดสอบภูมิคุ้มกันบำบัด วัคซีน และกลยุทธ์การฟื้นฟูเซลล์ β

นอกจากนี้ แบบจำลองนี้ยังเป็นเครื่องมือในการอธิบายวิถีที่สำคัญในการสลายความทนทานต่อทีเซลล์ ความผิดปกติของเซลล์ตามกฎระเบียบ และการนำเสนอแอนติเจน ซึ่งมีส่วนอย่างมากต่อความเข้าใจในปัจจุบันของเราเกี่ยวกับการเกิดโรค T1D

ข้อจำกัดที่ทราบ

อย่างไรก็ตาม ยังมีข้อจำกัดที่ต้องพิจารณา เส้นทางการควบคุมภูมิคุ้มกันและโปรไฟล์ไซโตไคน์บางอย่างแตกต่างกันระหว่างหนู NOD และผู้ป่วยในมนุษย์ ตัวอย่างเช่น ความโดดเด่นของเซตย่อยของทีเซลล์และบทบาทของภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดอาจไม่ตรงกับโรคของมนุษย์อย่างสมบูรณ์

การโจมตีของโรคอย่างรวดเร็วและอุบัติการณ์สูงในหนู NOD ตรงกันข้ามกับการลุกลามที่ช้ากว่าและแปรผันมากกว่าในมนุษย์ นอกจากนี้ความแตกต่างด้านสิ่งแวดล้อมและไมโครไบโอมยังส่งผลต่อการแทรกซึมของโรคในแบบจำลอง

ดังนั้น ผลลัพธ์จากการศึกษาเมาส์ NOD ควรบูรณาการเข้ากับข้อมูลทางคลินิกของมนุษย์และแบบจำลองเสริมเพื่อตรวจสอบความถูกต้องของการค้นพบ

เคล็ดลับการปฏิบัติสำหรับการตีความผลลัพธ์พรีคลินิก

เมื่อใช้โมเดล NOD โปรโตคอลและการควบคุมการทดลองที่สอดคล้องกันถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับความสามารถในการทำซ้ำ นักวิจัยควรตีความข้อมูลฟีโนไทป์ของภูมิคุ้มกันและข้อมูลเนื้อเยื่อวิทยาด้วยความเข้าใจถึงลักษณะเฉพาะของแบบจำลอง

การค้นพบพรีคลินิกควรได้รับการยืนยันกับโปรไฟล์ภูมิคุ้มกันของมนุษย์เพื่อเพิ่มศักยภาพในการแปล การเลือกจุดสิ้นสุดที่เหมาะสมและการรวมการอ่านข้อมูลหลายรายการ (กลูโคส มิญชวิทยา การตรวจภูมิคุ้มกัน) ช่วยเพิ่มข้อสรุปเกี่ยวกับประสิทธิภาพในการรักษา

 

บทสรุป

โมเดล T1D ที่ใช้หนู NOD ยังคงเป็นรากฐานสำคัญของการวิจัยโรคเบาหวานด้วยภูมิต้านตนเอง ความสามารถในการทำซ้ำแง่มุมที่สำคัญของโรคในมนุษย์นำเสนอข้อมูลเชิงลึกที่มีคุณค่าเกี่ยวกับการเกิดโรคและเป็นแพลตฟอร์มที่เชื่อถือได้สำหรับการทดสอบยาพรีคลินิก ความเชี่ยวชาญของ Hkeybio ในการจัดการและกำหนดลักษณะเฉพาะของโมเดล NOD ช่วยให้มั่นใจได้ว่าลูกค้าจะได้รับข้อมูลคุณภาพสูงและทำซ้ำได้ เพื่อเร่งการพัฒนาการรักษา T1D

แม้จะยอมรับข้อจำกัดของแบบจำลองแล้วก็ตาม การบูรณาการการศึกษาเมาส์ NOD เข้ากับการวิจัยทางคลินิกได้ส่งเสริมแนวทางที่ครอบคลุมในการต่อสู้กับ T1D หากต้องการข้อมูลเพิ่มเติมว่า Hkeybio สามารถสนับสนุนการวิจัยโรคเบาหวานภูมิต้านตนเองของคุณด้วยเมาส์ NOD เฉพาะทางได้อย่างไร โปรด ติดต่อเรา  วันนี้