Omfattende atlas over endotelceller fremmer diabetesforskning

Omfattende atlas over endotelceller fremmer diabetesforskning

De mangfoldige populasjonene av endotelceller som langs blodkarene i de insulinproduserende «øyene» i den menneskelige bukspyttkjertelen har vært notorisk vanskelige å studere, men forskere ved Weill Cornell Medicine har nå klart å detaljere detaljert de unike egenskapene til disse cellene. Det resulterende atlaset fremmer grunnleggende forskning innen bukspyttkjertelbiologi og kan føre til nye behandlingsstrategier for diabetes og andre bukspyttkjertelsykdommer.

I studien, publisert 6. februar i Nature Communications, utviklet forskere en rekke metoder for rask isolering og profilering av endotelceller kalt ISECS (øyspesifikke endotelceller) fra donorbukspyttkjertelen. ISEC-er gir kritisk støtte for øyfunksjoner, men dør veldig raskt når de skilles fra bukspyttkjertelen ved bruk av standard celleisolasjonsteknikker. Med sin svært optimaliserte tilnærming var forskerne i stand til å analysere et stort antall ISC-er for første gang, kartlegge deres molekylære signaturer og interaksjoner med andre celletyper i bukspyttkjertelen.

Datasettet generert i denne studien er det første som fanger opp hele mangfoldet av endotelceller i bukspyttkjertelen, og vi forventer at det vil være en viktig ressurs for vår og mange andre forskningsgrupper. "

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

Selv om de nøyaktige molekylære signaturene til ISECS var ukjente, hadde forskerne bevis på at disse cellene støtter øycellemodning, insulinsekresjonsaktiviteter og overlevelse. De er også viktige for langsiktig overlevelse av øytransplantasjoner, som sjelden brukes til å behandle type 1-diabetes på grunn av immunkomplikasjoner, men som potensielt kan være en kur hvis nåværende hindringer overvinnes.

For studien, førsteforfatteren Dr. Rebecca Craig-Schapiro, en assisterende professor i kirurgi ved Weill Cornell Medicine og en transplantasjonskirurg ved NewYork-Presbyterian/Weill Cornell Medical Center som jobber tett med Hartman Institute-medlemmer om avdøde organdonorer.

"Ved å bruke vår nye tilnærming og ved å bruke det som allerede er kjent om ISEC-er, var vi i stand til å isolere og behandle disse cellene i svært store antall - mer enn 30 000 - så vel som rundt 75 000 andre bukspyttkjertelceller, noe som gjør at de alle kan holdes levedyktige lenge nok til å utføre enkeltcellet RNA-sekvensering," sa Dr. Craig-Schapiro.

RNA-sekvenseringsdataene, som gir øyeblikksbilder av genaktivitet i hver celle, gjorde det mulig for forskerne å bestemme de karakteristiske genaktivitetssignaturene til ISEC-er så vel som andre bukspyttkjertelceller, inkludert endotelceller fra den ikke-øydelen av bukspyttkjertelen.

"Ved å bruke RNA-sekvenseringsdataene våre var vi også i stand til å identifisere støtteceller som kommuniserer med ISEC-er og andre endotelceller i deres respektive bukspyttkjertelrom," sa medforfatter Kevin Chen, en forskningstekniker i Rafii-laboratoriet.

Selv om tidligere studier av bukspyttkjertelceller, spesielt for ISEC-er, var ufullstendige, bemerket forskerne at tidligere data stort sett samsvarte med resultatene deres uansett hvor de overlappet.

"Vi var i stand til å integrere dataene våre med tre andre publiserte datasett for å gi detaljert bekreftelse av resultatene våre og resultere i et mye mer komplett celleatlas," sa medforfatter Dr. Ge Li, forskningsassistent ved Rafii-laboratoriet.

Fordi insulin produseres på øyer i bukspyttkjertelen, er de også et hovedfokus for diabetesforskning. Ved å bruke de nye dataene sammen med eksisterende datasett av genaktivitet i diabetisk bukspyttkjertelvev, katalogiserte forskerne endotelgener og signalveier som ser ut til å være forstyrret i diabetes - og kan være mål for fremtidige terapier.

"Dette omfattende atlaset gir oss et sterkt grunnlag for å utvikle strategier for å gjenopprette funksjonen til ISECer og andre celler i diabetes og andre bukspyttkjertelsykdommer" Hartman Institute og Ansary Stem Cell Institute og Arthur B. Belfer professor i genetisk medisin ved Weill Cornell Medicine.

Foreløpig bruker forskerne sitt nye atlas til flere oppfølgingsarbeid, inkludert utvikling av teknikker for å produsere ISEC-er fra andre celler, sa Dr. Rafii, som også er medlem av Englander Institute for Precision Medicine, Sandra og Edward Meyer Cancer Center ved Weill Cornell Medicine.

Kilder: