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Questione chiave RNA-seguente unicellulare di indirizzi nella biologia cellulare dell'isolotto e nella ricerca del diabete

Il pancreas è un organo addominale che produce gli enzimi digestivi come pure gli ormoni che regolamentano le glicemie. Questa funzione produttore di ormoni è localizzata alle isole di Langerhans, che costituiscono i cluster dei tipi endocrini differenti delle cellule.

Fra quelli sono le beta celle, che producono l'insulina dell'ormone stata necessaria per abbassare i livelli del glucosio (un tipo di zucchero) nel nostro sangue come pure le alfa celle, che generano il glucagone dell'ormone incaricato di sollevare i livelli del glucosio nel sangue.

Il diabete di tipo 1 è una malattia cronica in cui dell'organismo del sistema immunitario gli attacchi erroneamente e distrugge celle producenti insulina dei pancreas le beta. La medicina a ricupero mira a riempire la beta massa delle cellule e così supporta ed infine sostituisce le terapie correnti della sostituzione dell'insulina.

Le alterazioni alla composizione nell'isolotto, compreso la beta funzione insufficiente delle cellule ed il beta dedifferention delle cellule, egualmente contribuiscono a tipo il diabete di II.

Di conseguenza, una comprensione più profonda dell'identità e dell'interferenza dei tipi differenti delle cellule dell'isolotto piombo ad una migliore caratterizzazione di entrambi i moduli del diabete e può contribuire allo sviluppo dei concetti terapeutici novelli.

Il transcriptomics unicellulare è una tecnica potente per caratterizzare l'identità cellulare. Precedentemente, i ricercatori di CeMM dai gruppi della birra forte e scura e di Stefan Kubicek di Christoph a CeMM hanno pubblicato i primi transcriptomes unicellulari dalle cellule di Langerhans umane primarie.

Gli avanzamenti nella tecnologia da allora hanno permesso alla sua applicazione alla generazione di atlanti unicellulari globali del transcriptome del mouse e dell'essere umano. Malgrado questi avanzamenti, gli approcci unicellulari rimangono tecnologicamente sfidare poichè il presente minuscolo di quantità del RNA è interamente esaurito nell'esperimento. Di conseguenza, è essenziale per assicurare la qualità e la purezza dei transcriptomes unicellulari risultanti.

I ricercatori di CeMM nei due laboratori di contributo hanno identificato inatteso l'alta espressione dell'ormone nei tipi delle cellule della non ghiandola endocrina, sia nel loro proprio gruppo di dati come pure in altri studi pubblicati dell'unicellulare.

Hanno precisato per delucidare se questo sarebbe stato il risultato di contaminazione dalle molecole del RNA, per esempio dalle celle di morte e come potrebbe essere eliminato per ottenere un gruppo di dati più affidabile.

Tale contaminazione sembra presente nei dati RNA-seguenti unicellulari dalla maggior parte dei tessuti ma era più visibile in isolotti pancreatici. Le celle endocrine dell'isolotto sono esclusivamente votate alla produzione di singoli ormoni e l'insulina in beta celle e glucagone in alfa celle è espressa ai livelli elevati che i geni tipici “del governo della casa„.

Quindi, la ridistribuzione di queste trascrizioni ad altri tipi delle cellule era altamente pronunciata. Sulla base di questa osservazione, il loro scopo era di mettere a punto, convalidare ed applicare un metodo per determinare sperimentalmente ed eliminare informaticamente tale contaminazione.

Nella loro ricerca, nei ricercatori di CeMM usati appuntito-nelle celle dai tipi differenti delle cellule, sia campioni dell'essere umano che del mouse, che hanno aggiunto ai loro campioni dell'isolotto pancreatico. D'importanza, i transcriptomes di questi punta-nella cella completamente sono stati caratterizzati.

Ciò li ha permessi di gestire internamente ed esattamente il livello di contaminazione del RNA in RNA-seguente unicellulare, dante che le trascrizioni umane individuate nel mouse punta-nelle celle costituiscono la contaminazione del RNA.

In questo modo, hanno trovato che i campioni hanno avuti un livello di contaminazione di fino a 20% e potevano definire la contaminazione in ogni campioni. Poi hanno sviluppato un approccio novello di bioinformatica per eliminare informaticamente la contaminazione leggono dai transcriptomes unicellulari.

Ora ottenendo “ha decontaminato„ il transcriptome, da cui il segnale spurio è stato eliminato, essi è continuato a caratterizzare come l'identità cellulare nei tipi differenti delle cellule ha reagito al trattamento con tre droghe differenti.

Hanno trovato che un piccolo inibitore della molecola del fattore di trascrizione FOXO1 induce il dedifferentiation sia di alfa che beta celle.

Ancora, hanno studiato il artemether, che era stato trovato per diminuire la funzione di alfa celle e potrebbe indurre la produzione dell'insulina entrambi in vivo e negli studi in vitro. Gli effetti del artemether della droga erano specifici della specie e cella-tipo-specifici.

In alfa celle, una frazione delle celle aumenta gli aspetti di espressione e di guadagno dell'insulina di beta identità delle cellule, sia nei campioni dell'essere umano che del mouse. D'importanza, i ricercatori hanno trovato che in beta celle umane, non c'è cambiamento significativo nell'espressione dell'insulina, mentre in isolotti del mouse, le beta celle diminuiscono la loro espressione dell'insulina e beta identità globale delle cellule.

Questo studio è il risultato di una collaborazione inter-disciplinare dei laboratori di Stefan Kubicek e della birra forte e scura di Christoph a CeMM con Patrick Collombat all'istituto di biologia Valrose (Francia).

Ciò è il primo studio per applicare l'ordinamento unicellulare per analizzare la risposta dinamica della droga in tessuto isolato intatto, che ha tratto giovamento dall'alta accuratezza quantitativa del metodo di decontaminazione.

Fornisce così non solo un metodo novello per decontaminazione unicellulare e l'analisi unicellulare altamente quantitativa delle risposte della droga in tessuti intatti, ma egualmente rivolge una domanda corrente importante nella biologia cellulare dell'isolotto e nella ricerca del diabete. Questi risultati hanno potuto aprire i viali terapeutici potenziali per trattare il diabete di tipo 1 in futuro.

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.