Omfattende atlas af endotelceller fremmer diabetesforskningen

Omfattende atlas af endotelceller fremmer diabetesforskningen

De forskelligartede populationer af endotelceller, der beklæder blodkarrene i de insulinproducerende "øer" i den menneskelige bugspytkirtel, har været notorisk vanskelige at studere, men forskere ved Weill Cornell Medicine har nu formået at udførligt detaljere de unikke egenskaber af disse celler. Det resulterende atlas fremmer grundforskning i bugspytkirtelbiologi og kan føre til nye behandlingsstrategier for diabetes og andre bugspytkirtelsygdomme.

I undersøgelsen, offentliggjort 6. februar i Nature Communications, udviklede forskere en række metoder til hurtigt at isolere og profilere endotelceller kaldet ISECS (ø-specifikke endotelceller) fra donorpancreas. ISEC'er giver kritisk støtte til ø-funktioner, men dør meget hurtigt, når de adskilles fra bugspytkirtlen ved hjælp af standard celleisoleringsteknikker. Med deres meget optimerede tilgang var forskerne i stand til at analysere et stort antal ISC'er for første gang, kortlægge deres molekylære signaturer og interaktioner med andre pancreascelletyper.

Datasættet genereret i denne undersøgelse er det første til at fange den fulde mangfoldighed af endotelceller i bugspytkirtlen, og vi forventer, at det bliver en vigtig ressource for vores og mange andre forskningsgrupper. “

Dr. David Redmond, seniorforfatter, assisterende professor i beregningsbiologi ved Hartman Institute for Therapeutic Organ Regeneration, Weill Cornell Medicine

Selvom de præcise molekylære signaturer af ISECS var ukendte, havde forskerne bevis for, at disse celler understøtter øcellemodning, insulinsekretionsaktiviteter og overlevelse. De er også vigtige for den langsigtede overlevelse af ø-transplantationer, som sjældent bruges til at behandle type 1-diabetes på grund af immunkomplikationer, men som potentielt kan være en kur, hvis nuværende forhindringer overvindes.

Til undersøgelsen, den første forfatter Dr. Rebecca Craig-Schapiro, en assisterende professor i kirurgi ved Weill Cornell Medicine og en transplantationskirurg ved NewYork-Presbyterian/Weill Cornell Medical Center, som arbejder tæt sammen med Hartman Institute medlemmer om afdøde organdonorer.

"Ved at bruge vores nye tilgang og ved at bruge det, der allerede er kendt om ISEC'er, var vi i stand til at isolere og behandle disse celler i meget stort antal - mere end 30.000 - såvel som omkring 75.000 andre pancreasceller, hvilket gør det muligt for dem alle at holdes levedygtige længe nok til at udføre enkeltcellet RNA-sekventering," sagde Dr. Craig-Schapiro.

RNA-sekventeringsdataene, som giver øjebliksbilleder af genaktivitet i hver celle, gjorde det muligt for forskerne at bestemme de karakteristiske genaktivitetssignaturer for ISEC'er såvel som andre pancreasceller, herunder endotelceller fra den ikke-ø-del af bugspytkirtlen.

"Ved at bruge vores RNA-sekventeringsdata var vi også i stand til at identificere støtteceller, der kommunikerer med ISEC'er og andre endotelceller i deres respektive bugspytkirtelrum," sagde medforfatter Kevin Chen, en forskningstekniker i Rafii-laboratoriet.

Selvom tidligere undersøgelser af pancreasceller, især for ISEC'er, var ufuldstændige, bemærkede forskerne, at tidligere data stort set matchede deres resultater, uanset hvor de overlappede.

"Vi var i stand til at integrere vores data med tre andre publicerede datasæt for at give detaljeret bekræftelse af vores resultater og resultere i et meget mere komplet celleatlas," sagde medforfatter Dr. Ge Li, forskningsassistent i Rafii-laboratoriet.

Fordi insulin produceres i bugspytkirtlens øer, er de også et stort fokus for diabetesforskning. Ved at bruge de nye data sammen med eksisterende datasæt af genaktivitet i diabetisk bugspytkirtelvæv, katalogiserede forskerne endotelgener og signalveje, der ser ud til at være forstyrret i diabetes - og kan være mål for fremtidige behandlinger.

"Dette omfattende atlas giver os et stærkt grundlag for at udvikle strategier til at genoprette funktionen af ​​ISEC'er og andre celler i diabetes og andre bugspytkirtelsygdomme" Hartman Institute og Ansary Stem Cell Institute og Arthur B. Belfer professor i genetisk medicin ved Weill Cornell Medicine.

I øjeblikket bruger forskerne deres nye atlas til flere opfølgende indsatser, herunder udvikling af teknikker til at producere ISEC'er fra andre celler, sagde Dr. Rafii, som også er medlem af Englander Institute for Precision Medicine, Sandra og Edward Meyer Cancer Center ved Weill Cornell Medicine.

Kilder: