Komplexní atlas endoteliálních buněk posouvá pokrok ve výzkumu diabetu

Komplexní atlas endoteliálních buněk posouvá pokrok ve výzkumu diabetu

Různorodé populace endoteliálních buněk, které vystýlají krevní cévy na „ostrovech“ lidské slinivky břišní, které produkují inzulín, bylo notoricky obtížné studovat, ale vědcům z Weill Cornell Medicine se nyní podařilo komplexně popsat jedinečné vlastnosti těchto buněk. Výsledný atlas posouvá základní výzkum biologie slinivky břišní a mohl by vést k novým léčebným strategiím pro diabetes a další onemocnění slinivky břišní.

Ve studii publikované 6. února v Nature Communications výzkumníci vyvinuli řadu metod pro rychlou izolaci a profilaci endoteliálních buněk nazývaných ISECS (ostrovně specifické endoteliální buňky) z dárcovského pankreatu. ISEC poskytují kritickou podporu pro funkce ostrůvků, ale velmi rychle umírají, když jsou odděleny od pankreatu pomocí standardních technik izolace buněk. S jejich vysoce optimalizovaným přístupem byli vědci schopni analyzovat velké množství ISC poprvé, mapovat jejich molekulární podpisy a interakce s jinými typy pankreatických buněk.

Soubor dat vytvořený v této studii je první, který zachycuje plnou rozmanitost endoteliálních buněk ve slinivce břišní, a očekáváme, že bude důležitým zdrojem pro naši a mnoho dalších výzkumných skupin. “

Dr. David Redmond, hlavní autor, odborný asistent výpočetní biologie na Hartmanově institutu pro terapeutickou regeneraci orgánů, Weill Cornell Medicine

Ačkoli přesné molekulární podpisy ISECS nebyly známy, vědci měli důkazy, že tyto buňky podporují zrání buněk ostrůvků, aktivity sekrece inzulínu a přežití. Jsou také důležité pro dlouhodobé přežití transplantací ostrůvků, které se k léčbě diabetu 1. typu kvůli imunitním komplikacím používají jen zřídka, ale pokud by byly překonány současné překážky, mohly by být potenciálně lékem.

První autorkou studie je Dr. Rebecca Craig-Schapiro, odborná asistentka chirurgie na Weill Cornell Medicine a transplantační chirurg v NewYork-Presbyterian/Weill Cornell Medical Center, která úzce spolupracuje se členy Hartmanova institutu na zesnulých dárcích orgánů.

"Pomocí našeho nového přístupu a pomocí toho, co je již známo o ISEC, jsme byli schopni izolovat a zpracovat tyto buňky ve velmi velkém počtu - více než 30 000 - stejně jako asi 75 000 dalších pankreatických buněk, což jim umožnilo udržet je životaschopné dostatečně dlouho, aby bylo možné provést sekvenování jednobuněčné RNA," řekl Dr. Craig-Schapiro.

Údaje o sekvenování RNA, které poskytují snímky genové aktivity v každé buňce, umožnily výzkumníkům určit charakteristické signatury genové aktivity ISEC i jiných pankreatických buněk, včetně endotelových buněk z neostrůvkové části pankreatu.

"Pomocí našich dat o sekvenování RNA jsme také byli schopni identifikovat podpůrné buňky, které komunikují s ISEC a dalšími endoteliálními buňkami v jejich příslušných pankreatických kompartmentech," řekl spoluautor Kevin Chen, výzkumný technik v laboratoři Rafii.

Přestože předchozí studie pankreatických buněk, zejména pro ISEC, byly neúplné, vědci poznamenali, že předchozí údaje do značné míry odpovídaly jejich výsledkům, kdekoli se překrývaly.

"Byli jsme schopni integrovat naše data se třemi dalšími publikovanými datovými soubory, abychom poskytli podrobné potvrzení našich výsledků a vyústili v mnohem úplnější buněčný atlas," řekl spoluautor Dr. Ge Li, výzkumný pracovník v laboratoři Rafii.

Protože inzulin je produkován v pankreatických ostrůvcích, jsou také hlavním cílem výzkumu diabetu. Pomocí nových dat spolu s existujícími datovými soubory o aktivitě genů v diabetické pankreatické tkáni vědci katalogizovali endoteliální geny a signální dráhy, které se zdají být u diabetu narušeny – a mohou být cílem budoucích terapií.

„Tento komplexní atlas nám poskytuje silný základ pro vývoj strategií pro obnovu funkce ISEC a dalších buněk při cukrovce a jiných onemocněních slinivky břišní“ Hartman Institute a Ansary Stem Cell Institute a Arthur B. Belfer, profesor genetické medicíny na Weill Cornell Medicine.

V současné době výzkumníci používají svůj nový atlas pro několik následných úsilí, včetně vývoje technik pro produkci ISEC z jiných buněk, řekl Dr. Rafii, který je také členem Englander Institute for Precision Medicine, Sandra a Edward Meyer Cancer Center ve Weill Cornell Medicine.

Zdroje: