Eine Forschungsgruppe unter der Leitung von Prof. Shao Zhen vom Shanghai Institute of Nutrition and Health (SINH) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) und den Mitarbeitern erstellte einen hochauflösenden Fahrplan für den Prozess der Regeneration von pankreatischen β-Zellen durch In-vivo-Transdifferenzierung aus erwachsenen Azinuszellen mithilfe der Single-Cell-RNA-Sequenzierungstechnologie (scRNA-seq). Die Studie wurde veröffentlicht in Wissenschaftliche Fortschritte.
Erwachsene Säugetiere verfügen nur über eine begrenzte Fähigkeit, funktionsfähige Zellen zu regenerieren. Die In-vivo-Transdifferenzierung kündigt die Möglichkeit einer Regeneration durch Neuprogrammierung der Abstammungslinie anderer vollständig differenzierter Zellen an. Ausgehend von der Regeneration pankreatischer β-Zellen als Paradigma wurde berichtet, dass in vivo eine Transdifferenzierung von pankreatischen Azinuszellen erwachsener Mäuse zu induzierten β-Zellen erreicht wurde, die durch Mafa, Pdx1 und Ngn3 (M3-Faktor) induziert wird.
Auf diese Weise regenerierte β-Zellen könnten Insulin produzieren und absondern, ohne dass es bei Mäusen zu einer Abstoßung kommt, was vielversprechend für die Heilung von Diabetes ist.
Azinuszellen sind mit bis zu 99 % der am häufigsten vorkommende Zelltyp in der Bauchspeicheldrüse und können als ideale Quelle für die Regeneration von β-Zellen dienen. Die Mikroumgebung der Bauchspeicheldrüse kann auch die Reifung regenerierter β-Zellen und die Bildung inselartiger Strukturen fördern. Das derzeitige Verständnis des In-vivo-Transdifferenzierungsprozesses von Azinuszellen zu β-Zellen ist jedoch noch oberflächlich. Wie sich das Zellschicksal verändert und welche Faktoren dabei eine Schlüsselrolle spielen, bedarf weiterer Forschung und Interpretation.
Die transkriptomische Einzelzellstudie der In-vivo-Transdifferenzierung von Azinuszellen erwachsener Mäuse zu induzierten β-Zellen wurde von der Gruppe von Prof. Shao und der Gruppe von Prof. Li Weida von der Tongji-Universität durchgeführt.
Die Forscher zeigten, dass die konstruierte Zellbahn des Transdifferenzierungsprozesses in zwei Phasen unterteilt werden kann: Phase 1 ist eine einzelne Linie und Phase 2 ist gegabelt. Die beiden Abstammungslinien der Stufe 2 entsprechen unterschiedlichen Zellschicksalen. Einer davon führt zu erfolgreich umprogrammierten β-Zellen und der andere führt in die Sackgasse.
Eine aufeinanderfolgende Untersuchung dieser beiden Stadien ergab, dass p53 eine Rolle bei der Reprogrammierungsbarriere spielt, indem es den Stillstand des Zellzyklus im Stadium 1 reguliert, und eine hohe Expression von Dnmt3a dazu führt, dass die Zellen im Stadium 2 einen Reprogrammierungsfehler erleiden. Darüber hinaus kann es zu einer Deletion von p53 oder einer Reduktion von Dnmt3a kommen Die Expression erhöhte die Effizienz der β-Zellregeneration.
Diese Studie entschlüsselte einen hochauflösenden Fahrplan für die Regeneration von β-Zellen durch In-vivo-Transdifferenzierung aus erwachsenen Azinuszellen und identifizierte eine Reihe wichtiger regulatorischer Faktoren, die einen detaillierten molekularen Bauplan zur Erleichterung der In-vivo-Regeneration bei Säugetieren liefern.
Mehr Informationen:
Gang Liu et al., Erstellung einer hochauflösenden Roadmap für die Regeneration von Pankreas-β-Zellen durch In-vivo-Transdifferenzierung aus adulten Azinuszellen, Wissenschaftliche Fortschritte (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adg2183