Umfassende Atlas von Endothelzellen fördert die Diabetesforschung

Die unterschiedliche Population von Endothelzellen, die Blutgefäße in den Insulin-produzierenden „Inseln“ der menschlichen Bauchspeicheldrüse läutet, waren notorisch schwer zu untersuchen, aber die Forscher von Weill Cornell Medicine haben es nun gelungen, die einzigartigen Eigenschaften dieser Zellen umfassend zu detaillieren. Die resultierende Atlas fördert die Grundlagenforschung zur Biologie der Bauchspeicheldrüse und könnte zu neuen Behandlungsstrategien für Diabetes und andere Bauchspeicheldrüsenerkrankungen führen.

In der Studie, veröffentlicht am 6. Februar in Nature Communications, entwickelten die Forscher eine Reihe von Methoden zum schnellen Isolierungs- und Profiling-Endothelzellen, die als ISECS (islet-spezifische Endothelzellen) aus Spenderbauchspeicheldrüsen bezeichnet werden. ISECs bieten eine kritische Unterstützung für Inselfunktionen, sterben jedoch sehr schnell, wenn sie unter Verwendung von Standard-Zellisolationstechniken von der Bauchspeicheldrüse getrennt sind. Mit ihrem stark optimierten Ansatz konnten die Forscher zum ersten Mal eine große Anzahl von ISCs analysieren, ihre molekularen Signaturen und Wechselwirkungen mit anderen Pankreas -Zelltypen abkartierten.

Der in dieser Studie generierte Datensatz ist der erste, der die volle Vielfalt von Endothelzellen in der Bauchspeicheldrüse erfasst, und wir erwarten, dass es eine wichtige Ressource für unsere und viele andere Forschungsgruppen ist. „

Dr. David Redmond, Senior Autor, Assistenzprofessor für Computerbiologie am Hartman Institute for Therapeutic Organ Regeneration, Weill Cornell Medicine

Obwohl die präzisen molekularen Signaturen von ISECS unbekannt waren, hatten Wissenschaftler Hinweise darauf, dass diese Zellen die Reifung, Insulinsekretieraktivitäten und das Überleben von Inselzellen unterstützen. Sie sind auch wichtig für das langfristige Überleben von Inseltransplantationen, die aufgrund von Immunkomplikationen selten zur Behandlung von Typ-1-Diabetes eingesetzt werden, aber möglicherweise eine Heilung sein könnten, wenn aktuelle Hindernisse überwunden werden.

Für die Studie, der Erstautor Dr. Rebecca Craig-Schapiro, Assistenzprofessor für Chirurgie bei Weill Cornell Medicine und ein Transplantationschirurg am New York-Presbyterian/Weill Cornell Medical Center, der eng mit Mitgliedern des Hartman Institute zusammenarbeitet Verstorbene Organspender.

„Mit unserem neuartigen Ansatz und der Verwendung des bereits über ISECs bekannten Verwendung konnten wir diese Zellen in sehr großer Anzahl isolieren und verarbeiten – mehr als 30.000 – sowie etwa 75.000 andere Bauchspeicheldrüsenzellen, wodurch sie alle lange genug für den Durchführung lebensfähig halten können Einzelzell-RNA-Sequenzierung „, sagte Dr. Craig-Schapiro.

Die RNA-Sequenzierungsdaten, die in jeder Zelle Schnappschüsse der Genaktivität liefern, ermöglichten es den Forschern, die charakteristischen Genaktivitätssignaturen von ISECs sowie andere Pankreaszellen zu bestimmen, einschließlich Endothelzellen aus dem Nicht-Islet-Teil der Pankreas.

„Mit unseren RNA-Sequenzierungsdaten konnten wir auch Unterstützungszellen identifizieren, die mit ISECs und anderen Endothelzellen in ihren jeweiligen Pankreaskompartimenten kommunizieren“, sagte Co-Autor Kevin Chen, ein Forschungstechniker im Rafii-Labor.

Obwohl frühere Studien an Pankreaszellen, insbesondere für ISECs, unvollständig waren, stellten die Forscher fest, dass frühere Daten ihre Ergebnisse weitgehend übereinstimmten, wo immer sie sich überlappten.

„Wir konnten unsere Daten in drei weitere veröffentlichte Datensätze integrieren, um unsere Ergebnisse ausführlich zu bestätigen und zu einem viel vollständigeren Zellatlas zu führen“, sagte Co-Autor Dr. Ge Li, wissenschaftlicher Mitarbeiter im Rafii-Labor.

Da in Bauchspeicheldrüsen -Inseln in Insulin produziert werden, sind sie auch ein Hauptaugenmerk für die Diabetesforschung. Unter Verwendung der neuen Daten zusammen mit vorhandenen Datensätzen zur Genaktivität im diabetischen Pankreasgewebe katalogisierte die Forscher endotheliale Gene und Signalwege, die bei Diabetes gestört zu sein scheinen – und möglicherweise Ziele für zukünftige Therapien sein.

„Dieser umfassende Atlas bietet uns eine starke Grundlage für die Entwicklung von Strategien zur Wiederherstellung der Funktion von ISECs und anderen Zellen bei Diabetes und anderen Bauchspeicheldrüsenerkrankungen“ Hartman Institute und das Ansary Stem Cell Institute und der Arthur B. Belfer Professor für Genetische Medizin bei Weill Cornell Medicine.

Derzeit nutzen die Forscher ihren neuen Atlas für mehrere Folgeanstrengungen, einschließlich der Entwicklung von Techniken zur Herstellung von ISECs aus anderen Zellen, sagte Dr. Rafii, der auch Mitglied des Englander-Instituts für Präzisionsmedizin, Sandra und Edward Meyer ist Krebszentrum bei Weill Cornell Medicine.

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