Последовательность одноклеточной РНК, разработанная для точной количественной оценки клеточно-специфических эффектов лекарств в островках поджелудочной железы

Последовательность одноклеточных РНК разработана для точного количественного определения специфических для клеток эффектов лекарств в островках поджелудочной железы
                Рабочий процесс идентификации и удаления загрязняющих считываний при секвенировании отдельных клеток и специфических для типа островковых клеток лекарственных реакций дезактивированных профилей. Предоставлено: © Бренда Маркина-Санчес и Николаус Фортельный/CeMM.

Поджелудочная железа — это орган брюшной полости, который производит пищеварительные ферменты, а также гормоны, которые регулируют уровень сахара в крови. Эта гормон-продуцирующая функция локализуется на островках Лангерганса, которые составляют кластеры различных типов эндокринных клеток. Среди них — бета-клетки, которые вырабатывают гормон инсулин, необходимый для снижения уровня глюкозы (типа сахара) в нашей крови, а также альфа-клетки, которые вырабатывают гормон глюкагон, отвечающий за повышение уровня глюкозы в крови.
                                                                                       

Диабет 1 типа — это хроническое заболевание, при котором иммунная система организма ошибочно атакует и разрушает бета-клетки поджелудочной железы, продуцирующие инсулин. Регенеративная медицина направлена ​​на пополнение массы бета-клеток, и, таким образом, поддерживает и в конечном итоге заменяет существующие заместительные терапии инсулина. Изменения в составе островков, включая недостаточную функцию бета-клеток и дедифференцировку бета-клеток, также способствуют развитию диабета II типа. Поэтому более глубокое понимание идентичности и перекрестных помех различных типов островковых клеток приводит к лучшей характеристике обеих форм диабета и может способствовать разработке новых терапевтических концепций.

Одноклеточная транскриптомика является мощным методом для характеристики клеточной идентичности. Ранее исследователи CeMM из групп Кристофа Бока и Стефана Кубичека в CeMM опубликовали первые одноклеточные транскриптомы из первичных островковых клеток поджелудочной железы человека ( EMBO Rep). С тех пор достижения этой технологии позволили ее применить для создания глобальных атласов транскриптома человека и мыши. Несмотря на эти достижения, одноклеточные подходы остаются технологически сложными, учитывая, что количество крошечной РНК полностью используется в эксперименте. Следовательно, важно обеспечить качество и чистоту полученных в результате одноклеточных транскриптомов.

Исследователи CeMM в двух участвующих лабораториях выявили неожиданно высокую экспрессию гормонов в неэндокринных типах клеток, как в своем собственном наборе данных, так и в других опубликованных исследованиях отдельных клеток. Они намеревались выяснить, будет ли это результатом загрязнения молекулами РНК, например, от умирающих клеток, и как его можно удалить, чтобы получить более надежный набор данных. Такое загрязнение, по-видимому, присутствует в данных одноклеточной РНК-последовательности из большинства тканей, но наиболее заметно в островках поджелудочной железы. Эндокринные клетки островков предназначены исключительно для производства отдельных гормонов, а инсулин в бета-клетках и глюкагон в альфа-клетках экспрессируются до более высоких уровней, чем типичные «домашние» гены. Таким образом, перераспределение этих транскриптов в другие типы клеток было очень выраженным. Основываясь на этом наблюдении, их целью было разработать, проверить и применить метод для экспериментального определения и компьютерного удаления такого загрязнения.

В своем исследовании исследователи CeMM использовали клетки с шипами из разных типов клеток, как у мышей, так и у людей, которые они добавили к своим образцам островков поджелудочной железы. Важно отметить, что транскриптомы этих колючих клеток были полностью охарактеризованы. Это позволило им внутренне и точно контролировать уровень загрязнения РНК в одноклеточной RNA-seq, что дало то, что человеческие транскрипты, обнаруженные в шипованных клетках мыши, составляют загрязняющую РНК. Таким образом, они обнаружили, что образцы имели уровень загрязнения до 20%, и смогли определить загрязнение в каждом образце. Затем они разработали новый подход к биоинформатике для вычислительного удаления загрязняющих считываний из одноклеточных транскриптомов.

Теперь, получив «дезактивированный» транскриптом, из которого был удален паразитный сигнал, они приступили к характеристике того, как клеточная идентичность в разных типах клеток реагировала на лечение тремя различными препаратами. Они обнаружили, что низкомолекулярный ингибитор фактора транскрипции FOXO1 индуцирует дедифференцировку как альфа-, так и бета-клеток. Кроме того, они изучали артеметер, который, как было установлено, снижает функцию альфа-клеток и может индуцировать выработку инсулина как в исследованиях in vivo, так и in vitro ( Cell). Эффекты лекарственного артеметера были видоспецифичными и клеточно-специфическими. В альфа-клетках часть клеток увеличивает экспрессию инсулина и приобретает аспекты идентичности бета-клеток, как в образцах мыши, так и человека. Важно отметить, что исследователи обнаружили, что в бета-клетках человека нет значительного изменения экспрессии инсулина, тогда как в островках мыши бета-клетки снижают свою экспрессию инсулина и общую идентичность бета-клеток.

Похожие новости

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *