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Question clé ARN-seq unicellulaire d'adresses dans la biologie cellulaire d'îlot et la recherche de diabète

Le pancréas est un organe abdominal qui produit les enzymes digestives ainsi que les hormones qui règlent des taux de sucre sanguin. Ce fonctionnement producteur d'hormone est localisé aux îlots de Langerhans, qui constituent des boîtiers de différents types endocriniens de cellules.

Parmi ceux sont les cellules bêtas, qui produisent l'insuline d'hormone requise pour abaisser des niveaux du glucose (un type de sucre) dans notre sang, ainsi que les alpha cellules, qui produisent du glucagon d'hormone responsable d'élever des taux de glucose dans le sang.

Le diabète de type 1 est une maladie chronique dans laquelle de système immunitaire de l'organisme les crises de manière erronée et détruit les cellules bêtas productrices d'insuline des pancréas. Le médicament régénérateur vise à compléter le niveau de la masse de cellule bêta, et supporte ainsi et substitue éventuel les traitements actuels de remontage d'insuline.

L'altération à la composition d'îlot, y compris le dedifferention insuffisant de fonctionnement de cellule bêta et de cellule bêta, contribue également au diabète de type II.

Par conséquent, une compréhension plus profonde de l'identité et de l'interférence des différents types de cellules d'îlot mène à une meilleure caractérisation des deux types de diabète et peut contribuer au développement des concepts thérapeutiques nouveaux.

Le transcriptomics unicellulaire est une technique puissante pour caractériser l'identité cellulaire. Précédemment, chercheurs de CeMM des groupes de la bière brune et du Stefan Kubicek de Christoph chez CeMM publié les premiers transcriptomes unicellulaires des cellules humaines primaires d'îlot pancréatique.

Les avances en technologie ont depuis activé son application au rétablissement des atlas unicellulaires globaux de transcriptome d'être humain et de souris. En dépit de ces avances, les approches unicellulaires demeurent stimulant technique donné que le présent minuscule de valeur d'ARN est entièrement employé dans l'expérience. Par conséquent, il est essentiel d'assurer la qualité et la pureté des transcriptomes unicellulaires donnants droit.

Les chercheurs de CeMM dans les deux laboratoires de contribution ont recensé inopinément l'expression élevée d'hormone dans des types de cellules de non-endocrine, dans leur propre ensemble de données ainsi que d'autres études publiées de cellule.

Ils se sont mis à élucider si ce serait le résultat de la contamination par des molécules d'ARN, par exemple des cellules mourantes, et comment il pourrait être retiré pour obtenir un ensemble de données plus fiable.

Une telle contamination semble actuelle dans les caractéristiques ARN-seq unicellulaires de la plupart des tissus mais était la plus visible en îlots pancréatiques. Des cellules endocriniennes d'îlot sont exclusivement consacrées à la production des hormones uniques, et l'insuline en cellules bêtas et glucagon en alpha cellules sont exprimées à des niveaux plus élevés que les gènes particuliers de « ménage ».

Ainsi, la redistribution de ces transcriptions à d'autres types de cellules était hautement prononcée. Basé sur cette observation, leur objectif était de développer, valider et appliquer une méthode pour déterminer expérimental et enlever de calcul une telle contamination.

Dans leur enquête, chercheurs de CeMM utilisés pointu-dans des cellules de différents types de cellules, échantillons de souris et d'être humain, qu'ils ont ajoutés à leurs échantillons d'îlot pancréatique. D'une manière primordiale, les transcriptomes de ces derniers pointe-dans la cellule ont été entièrement caractérisés.

Ceci leur a permis de régler intérieurement et exactement le niveau de la contamination d'ARN dans ARN-seq unicellulaire, donnant que les transcriptions humaines trouvées chez la souris pointe-dans des cellules constituent contaminer l'ARN.

De cette façon, ils ont constaté que les échantillons ont eu un niveau de contamination jusqu'à de 20%, et pouvaient définir la contamination dans le chaque des échantillons. Ils ont alors développé une approche nouvelle de bio-informatique pour enlever de calcul contaminer s'affiche des transcriptomes unicellulaires.

Après avoir obtenu maintenant « a décontaminé » le transcriptome, dont le faux signe a été retiré, ils a effectué pour caractériser comment l'identité cellulaire dans les différents types de cellules a réagi à la demande de règlement avec des trois médicaments différents.

Ils ont constaté qu'un inhibiteur de petite molécule du facteur FOXO1 de transcription induit le dedifferentiation de l'alpha et des cellules bêtas.

En outre, ils ont étudié l'artemether, qui s'était avéré pour diminuer le fonctionnement d'alpha cellules et pourrait induire la production d'insuline dans les deux in vivo et des études in vitro. Les effets de l'artemether de médicament étaient spécifiques à l'espèce et cellule-type-détail.

En alpha cellules, une fraction des cellules augmente des aspects d'expression et de gain d'insuline d'identité de cellule bêta, dans des échantillons de souris et d'être humain. D'une manière primordiale, les chercheurs ont constaté qu'en cellules bêtas humaines, il n'y a aucune évolution important dans l'expression d'insuline, alors qu'en îlots de souris, les cellules bêtas réduisent leur expression d'insuline et identité générale de cellule bêta.

Cette étude est le résultat d'une collaboration croix-disciplinaire des laboratoires de Stefan Kubicek et de la bière brune de Christoph chez CeMM avec Patrick Collombat à l'institut de la biologie Valrose (France).

C'est la première étude pour appliquer l'ordonnancement unicellulaire pour analyser la réaction au traitement dynamique en tissu d'isolement intact, qui a tiré bénéfice de l'exactitude quantitative élevée de la méthode de décontamination.

Elle fournit ainsi non seulement une méthode nouvelle pour la décontamination unicellulaire et l'analyse unicellulaire hautement quantitative des réactions au traitement en tissus intacts, mais aborde également une question actuelle importante dans la biologie cellulaire d'îlot et la recherche de diabète. Ces découvertes ont pu ouvrir les horizons thérapeutiques potentiels pour préparer le diabète de type 1 à l'avenir.

Source:
Journal reference:

Marquina-Sanchez, B., et al. (2020) Single-cell RNA-seq with spike-in cells enables accurate quantification of cell-specific drug effects in pancreatic islets. Genome Biology. doi.org/10.1186/s13059-020-02006-2.