Ο ξεχωριστός πληθυσμός των ενδοθηλιακών κυττάρων που ευθυγραμμίζουν τα αιμοφόρα αγγεία στις «νησίδες» του ανθρώπινου παγκρέατος που παράγουν ινσουλίνη ήταν πολύ δύσκολο να μελετηθεί, αλλά οι ερευνητές της Weill Cornell Medicine έχουν πλέον καταφέρει να περιγράψουν λεπτομερώς τα μοναδικά χαρακτηριστικά αυτών των κυττάρων.
Ο άτλαντας που προκύπτει προάγει τη βασική έρευνα για τη βιολογία του παγκρέατος και θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέες στρατηγικές θεραπείας για τον διαβήτη και άλλες παγκρεατικές παθήσεις.
Στη μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο Nature Communications, οι ερευνητές επινόησαν ένα σύνολο μεθόδων για την ταχεία απομόνωση και διαμόρφωση του προφίλ των ενδοθηλιακών κυττάρων που ονομάζονται ISECs (ειδικά ενδοθηλιακά κύτταρα) από το πάγκρεας δότη.
Τα ISEC παρέχουν κρίσιμη υποστήριξη για τις λειτουργίες των νησίδων, αλλά πεθαίνουν πολύ γρήγορα όταν διαχωρίζονται από το πάγκρεας χρησιμοποιώντας τυπικές τεχνικές απομόνωσης κυττάρων. Με την εξαιρετικά βελτιωμένη προσέγγισή τους, οι ερευνητές μπόρεσαν, για πρώτη φορά, να αναλύσουν μεγάλο αριθμό ISEC, χαρτογραφώντας τις μοριακές υπογραφές και τις αλληλεπιδράσεις τους με άλλους τύπους παγκρεατικών κυττάρων.
«Το σύνολο δεδομένων που δημιουργήσαμε σε αυτή τη μελέτη είναι το πρώτο που καταγράφει την πλήρη ποικιλομορφία των ενδοθηλιακών κυττάρων στο πάγκρεας και αναμένουμε να είναι μια σημαντική πηγή για την ερευνητική μας ομάδα και πολλούς άλλους», δήλωσε ο συν-επικεφαλής συγγραφέας David Redmond, επίκουρος καθηγητής υπολογιστικής βιολογίας στο Hartman Institute for Therapeutic Organ Regeneration at Weill Cornell Medicine.
Ο άλλος ανώτερος συγγραφέας είναι ο Δρ. Shahin Rafii, επικεφαλής του τμήματος αναγεννητικής ιατρικής, διευθυντής του Ινστιτούτου Hartman και του Ινστιτούτου Βλαστοκυττάρων Ansary και ο καθηγητής Γενετικής Ιατρικής Arthur B. Belfer στο Weill Cornell Medicine.
Αν και οι ακριβείς μοριακές υπογραφές των ISEC ήταν άγνωστες, οι επιστήμονες είχαν στοιχεία ότι αυτά τα κύτταρα υποστηρίζουν την ωρίμανση, τις δραστηριότητες έκκρισης ινσουλίνης και την επιβίωση των κυττάρων των νησίδων. Είναι επίσης σημαντικά για τη μακροπρόθεσμη επιβίωση των μοσχευμάτων νησίδων – τα οποία σπάνια χρησιμοποιούνται για τη θεραπεία του διαβήτη τύπου 1 λόγω επιπλοκών του ανοσοποιητικού, αλλά θα μπορούσαν να αποτελέσουν θεραπεία εάν ξεπεραστούν τα τρέχοντα εμπόδια.
Για τη μελέτη, η πρώτη συγγραφέας Dr. Rebecca Craig-Schapiro, επίκουρη καθηγήτρια χειρουργικής στο Weill Cornell Medicine και χειρουργός μεταμοσχεύσεων στο NewYork-Presbyterian/Weill Cornell Medical Center που συνεργάζεται στενά με ερευνητές του Ινστιτούτου Χάρτμαν, έλαβε τρία αναγνωρισμένα πάγκρεας από νεκρούς δότες οργάνων.
«Με τη νέα μας προσέγγιση, και χρησιμοποιώντας όσα ήταν ήδη γνωστά για τα ISECs, μπορέσαμε να απομονώσουμε και να επεξεργαστούμε αυτά τα κύτταρα σε πολύ μεγάλους αριθμούς –περισσότερους από 30.000– καθώς και περίπου 75.000 άλλα παγκρεατικά κύτταρα, διατηρώντας τα όλα βιώσιμα για αρκετό καιρό ώστε να διεξάγουν αλληλουχία μονοκυττάρου RNA», είπε η Craig-Schapiro.
Τα δεδομένα αλληλουχίας RNA, τα οποία παρέχουν στιγμιότυπα της γονιδιακής δραστηριότητας σε κάθε κύτταρο, επέτρεψαν στους ερευνητές να προσδιορίσουν τις χαρακτηριστικές υπογραφές γονιδιακής δραστηριότητας των ISECs καθώς και άλλων παγκρεατικών κυττάρων, συμπεριλαμβανομένων των ενδοθηλιακών κυττάρων από το τμήμα μη νησίδας του παγκρέατος.
«Χρησιμοποιώντας τα δεδομένα μας για την αλληλουχία RNA, μπορέσαμε επίσης να αναγνωρίσουμε κύτταρα υποστήριξης που επικοινωνούν με ISECs και άλλα ενδοθηλιακά κύτταρα στα αντίστοιχα παγκρεατικά τους διαμερίσματα», δήλωσε ο συν-συγγραφέας Kevin Chen, τεχνικός ερευνητής στο εργαστήριο Rafii.
Αν και οι προηγούμενες μελέτες των παγκρεατικών κυττάρων ήταν ελλιπείς, ειδικά για τα ISEC, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα προηγούμενα δεδομένα ταίριαζαν σε μεγάλο βαθμό με τα ευρήματά τους όπου και αν επικαλύπτονταν.
«Καταφέραμε να ενσωματώσουμε τα δεδομένα μας με τρία άλλα δημοσιευμένα σύνολα δεδομένων, επιβεβαιώνοντας εκτενώς τα ευρήματά μας και καταλήγοντας σε έναν πολύ πιο ολοκληρωμένο άτλαντα κυττάρων», δήλωσε ο συν-συγγραφέας Ge Li, ερευνητής στο εργαστήριο Rafii.
Δεδομένου ότι οι νησίδες του παγκρέατος είναι εκεί όπου παράγεται η ινσουλίνη, αποτελούν επίσης σημαντικό επίκεντρο για την έρευνα για τον διαβήτη. Χρησιμοποιώντας τα νέα δεδομένα, μαζί με τα υπάρχοντα σύνολα δεδομένων για τη γονιδιακή δραστηριότητα στον ιστό του διαβητικού παγκρέατος, οι ερευνητές καταλόγισαν τα ενδοθηλιακά γονίδια και τις οδούς σηματοδότησης που φαίνεται να διαταράσσονται στον διαβήτη και μπορεί να αποτελέσουν στόχους για μελλοντικές θεραπείες.
«Αυτός ο περιεκτικός άτλας μας δίνει μια ισχυρή βάση για την ανάπτυξη στρατηγικών για την αποκατάσταση της λειτουργίας των ISEC και άλλων κυττάρων στον διαβήτη και σε άλλες παγκρεατικές παθήσεις», δήλωσε ο Rafii.
Επί του παρόντος, οι ερευνητές χρησιμοποιούν τον νέο τους άτλαντα για πολλές επακόλουθες προσπάθειες, συμπεριλαμβανομένης της ανάπτυξης τεχνικών για τη δημιουργία ISEC από άλλα κύτταρα, είπε ο Δρ. Rafii, ο οποίος είναι επίσης μέλος του Englander Institute for Precision Medicine και του Sandra and Edward Meyer Cancer Center στο Weill Cornell Medicine.
