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Pregunta clave ARN-seq unicelular de los direccionamientos en biología celular del islote y la investigación de la diabetes

El páncreas es un órgano abdominal que produce las enzimas digestivas así como las hormonas que regulan niveles de azúcar de sangre. Esta función hormona-que produce se localiza a los islotes de Langerhans, que constituyen los atados de diversos tipos endocrinos de la célula.

Entre ésos son las células beta, que producen la insulina de la hormona necesaria para bajar niveles de la glucosa (un tipo de azúcar) en nuestra sangre, así como las células alfa, que generan el glucagón de la hormona responsable de aumentar niveles de la glucosa en la sangre.

La diabetes del tipo 1 es una enfermedad crónica en la cual los ataques del sistema inmune de la carrocería equivocadamente y destruyen las células beta insulina-que producen de los páncreas. El remedio regenerador apunta llenar la masa beta de la célula, y soporta así y substituye final las terapias actuales del repuesto de la insulina.

Los cambios a la composición del islote, incluyendo la función beta escasa de la célula y el dedifferention beta de la célula, también contribuyen al diabetes tipo II.

Por lo tanto, una comprensión más profunda de la identidad y de la diafonía de los diversos tipos de la célula del islote lleva a una mejor caracterización de ambas formas de la diabetes y puede contribuir al revelado de conceptos terapéuticos nuevos.

El transcriptomics unicelular es una técnica potente para caracterizar identidad celular. Previamente, los investigadores de CeMM de los grupos del bock y de Stefan Kubicek de Cristóbal en CeMM publicaron los primeros transcriptomes unicelulares de las células humanas primarias del islote pancreático.

Los avances en la tecnología han habilitado desde entonces su uso a la generación de atlas unicelulares globales del transcriptome del ser humano y del ratón. A pesar de estos avances, las aproximaciones unicelulares siguen siendo tecnológico el desafiar determinado que el presente minúsculo de la cantidad del ARN se utiliza totalmente hacia arriba en el experimento. Por lo tanto, es esencial asegurar la calidad y la pureza de los transcriptomes unicelulares resultantes.

Los investigadores de CeMM en los dos laboratorios que contribuían determinaron inesperado la alta expresión de la hormona en tipos de la célula de la no-endocrina, en su propio grupo de datos así como otros estudios publicados de la célula.

Se establecieron para aclarar si éste sería el resultado de la contaminación al lado de las moléculas del ARN, por ejemplo de las células de muerte, y cómo podría ser quitada para obtener un grupo de datos más seguro.

Tal contaminación parece presente en los datos ARN-seq unicelulares de la mayoría de los tejidos pero era la más visible de islotes pancreáticos. Las células endocrinas del islote se dedican exclusivamente a la producción de únicas hormonas, y la insulina en células y glucagón beta en células alfa se expresa a niveles más altos que genes típicos del “aseo”.

Así, la redistribución de estas transcripciones a otros tipos de la célula era altamente pronunciada. De acuerdo con esta observación, su meta era desarrollar, validar y aplicar un método para determinar experimental y para quitar de cómputo tal contaminación.

En su investigación, los investigadores de CeMM usados claveteado-en las células de diversos tipos de la célula, muestras del ratón y del ser humano, que agregaron a sus muestras del islote pancreático. Importantemente, los transcriptomes de éstos pico-en la célula fueron caracterizados completo.

Esto permitió que controlaran internamente y exacto el nivel de contaminación del ARN en ARN-seq unicelular, dando que las transcripciones humanas descubiertas en el ratón pico-en las células constituyen contaminar el ARN.

De esta manera, encontraron que las muestras tenían un nivel de contaminación del hasta 20%, y podían definir la contaminación en cada las muestras. Entonces desarrollaron una aproximación nueva de la bioinformática para quitar de cómputo contaminar leen en los transcriptomes unicelulares.

Ahora obteniendo “descontaminó” el transcriptome, del cual se ha quitado la señal falsa, ellos procedió a caracterizar cómo la identidad celular en los diversos tipos de la célula respondió al tratamiento con tres diversas drogas.

Encontraron que un pequeño inhibidor de la molécula del factor FOXO1 de la transcripción induce el dedifferentiation de células alfa y beta.

Además, estudiaron el artemether, que había sido encontrado para disminuir la función de células alfa y podría inducir la producción de la insulina en ambos in vivo y estudios ines vitro. Los efectos del artemether de la droga eran propios de cada especie y célula-tipo-específicos.

En células alfa, una parte de células aumentan aspectos de la expresión y del avance de la insulina de la identidad beta de la célula, en muestras del ratón y del ser humano. Importantemente, los investigadores encontraron que en células beta humanas, no hay cambio importante en la expresión de la insulina, mientras que en islotes del ratón, las células beta reducen su expresión de la insulina e identidad beta total de la célula.

Este estudio es el resultado de una colaboración cruz-disciplinaria de los laboratorios de Stefan Kubicek y del bock de Cristóbal en CeMM con Patrick Collombat en el instituto de la biología Valrose (Francia).

Éste es el primer estudio para aplicar la secuencia unicelular para analizar la reacción dinámica de la droga en el tejido aislado intacto, que se benefició de la alta exactitud cuantitativa del método de la descontaminación.

Ofrece así no sólo un método nuevo para la descontaminación unicelular y el análisis unicelular altamente cuantitativo de las reacciones de la droga en tejidos intactos, pero también dirige una pregunta actual importante en biología celular del islote y la investigación de la diabetes. Estas conclusión podían abrir avenidas terapéuticas potenciales para tratar la diabetes del tipo 1 en el 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.