Со всем, что мы, люди, вкладываем в рот, одна из самых важных задач нашей пищеварительной системы – это самосохранение – предохранение слизистой оболочки кишечника и других жизненно важных органов от разрушения под воздействием нагрузки. По данным Национального института здоровья, у более чем 16 миллионов американцев этот процесс потерпел неудачу, что привело к серьезному заболеванию, называемому воспалительным заболеванием кишечника или ВЗК.
"Люди с этим заболеванием могут страдать от болей в животе и спазмов," говорит Нан Гао, доцент кафедры биологии Университета Рутгерса в Ньюарке (RU-N). "Он очень сильно влияет на жизнь людей, потому что от него нет четкого лечения," он добавляет. "Мы также считаем, что это может привести к раку толстой кишки."
Гао возглавляет исследовательскую группу, которая изучает, может ли особый тип кишечных клеток лежать в основе ВЗК, и если да, может ли изменение поведения клеток устранить болезнь. Клетка Панета, впервые обнаруженная в конце 19 века, почти уникальна среди клеток, поскольку играет двойную роль. Он является частью тонкого слоя слизистой оболочки, выстилающего стенку кишечника, но он также выполняет иммунную функцию – выделяет специальные соединения, называемые антимикробными пептидами, которые могут уничтожать бактерии, живущие в кишечнике.
Когда он работает нормально, считает Гао, клетка Панета действует как передняя защита стенки кишечника, защищая более толстые слои стенки, лежащие под слизистой оболочкой, от вторжения бактерий. По его словам, это элегантный баланс между работой бактерий, которые помогают пищеварению, и сохранением кишечника. Но если активность клеток Панета слабая или отсутствует – возможно, из-за генных мутаций – эти бактерии могут пробить слизистую оболочку кишечной стенки и начать разрушать ее основную структуру. Это, в свою очередь, может заставить иммунную систему организма дать отпор – бросив самое мощное оружие на место нарушения.
У многих людей иммунный ответ измеряется, уместен и полезен. Но для некоторых людей – опять же из-за возможных генных мутаций – атака слишком сильна, вызывая опасное воспаление. Во многом как "аутоиммунный" диабет 1 типа поражает поджелудочную железу, или ревматоидный артрит разрушает суставы, при ВЗК собственная иммунная система пациента разрушает ткань кишечника.
Это цепная реакция настолько разрушительная, что Гао хочет разобраться в том, что делает клетка Панета, исследуя функцию клетки в лаборатории – и для этого требуется исследовательская группа, которая может изучить проблему с широким спектром знаний. RU-N профинансировала создание такой команды, предоставив Гао 80 000 долларов в рамках одной из шести наград Инициативы для многопрофильной исследовательской группы (IMRT), которые она предоставила членам своего факультета в 2015 году.
В группу Гао входят преподаватели, связанные с другими областями Рутгерса, включая Медицинскую школу Рутгерса в Нью-Джерси и университетские программы по молекулярной биологии.
Один из этих ученых – Джордж Яп, доцент медицины медицинской школы и член ее Центра иммунитета и воспаления. Яп, эксперт в области иммунологии, представляет исследовательский интерес к токсоплазмозу, потенциально смертельному заболеванию, вызываемому паразитом, который проникает в организм, когда люди едят сырое мясо или вдыхают зараженный наполнитель для кошачьего туалета. "Порталом входа паразита является кишечник, поэтому клетка Панета также может участвовать в сопротивлении паразиту," говорит Яп, который добавляет, что, поскольку Гао генетически сконструировал модель клетки Панета, которая хорошо подходит для лабораторных экспериментов, "мы действительно можем видеть, что происходит."
Гао и Яп добавляют, что польза от работы может быть еще больше – например, улучшение знаний о желудочно-кишечном расстройстве, от которого страдают многие больные раком, когда они проходят лучевую терапию и химиотерапию. Они также могут по-новому взглянуть на внутрибольничную инфекцию, по которой больные раком также подвержены повышенному риску. Однажды, по словам Гао, если работа пойдет хорошо, это может даже привести к новым генным методам лечения – разработанным, чтобы помочь пациентам путем точной настройки функции клеток Панета.
Гао говорит, что любой научный прогресс, которого делает команда, возможен только из-за широкого спектра знаний, которые награда RU-N IMRT позволила ему объединить. "Этот междисциплинарный подход позволяет нам отвечать на некоторые действительно глубокие вопросы."