研究背景【細胞分化研究進展】

1型糖尿?。═1D）是由胰島中產(chǎn)生胰島素的β細胞的自身免疫性破壞引起的。供體胰島移植有望治療T1D，但供體短缺和費用昂貴限制了其可行性。將多能細胞體外分化為β細胞是有希望替代胰島移植的治療1型糖尿病的方案。

研究方式【細胞分化研究進展】

hESC（人胚胎干細胞）體外定向分化成β細胞采用6階段，取10個連續(xù)時間點未分化的細胞進行scRNA-seq（如下圖所示），包括每個分化階段結(jié)束點及中間點。采用 Smart-seq流程進行單細胞轉(zhuǎn)錄組研究。最終選擇了773個單細胞數(shù)據(jù)進行分析，平均每個細胞測序reads數(shù)945,907。

結(jié)果概述【細胞分化研究進展】

結(jié)合SIMLR分析（single-cell interpretation via multikernel learning）與主題建模（topic modeling ，TM）進行細胞之間關(guān)系的分析，鑒定出在相同細胞中協(xié)同高頻表達基因（expression profiles,EPs）,具有相同EP的細胞可以分類到一起。用于將hESC體外定向分化成β細胞的方法，通常被描述為從一步到下一步均勻驅(qū)動細胞的線性過程。使用scRNA-seq，發(fā)現(xiàn)分化僅在方法的前三個階段是同質(zhì)的，之后上皮祖細胞和內(nèi)分泌細胞并排存在。第4階段的內(nèi)分泌分化趨向于產(chǎn)生α細胞，第5階段的第二波趨于產(chǎn)生β細胞和非胰腺內(nèi)分泌細胞（圖J）。

為了研究調(diào)節(jié)未分化祖細胞與內(nèi)分泌細胞之間整體平衡的遺傳途徑，基于上皮祖細胞及內(nèi)分泌細胞差異表達的基因，發(fā)現(xiàn)祖細胞中上調(diào)表達的轉(zhuǎn)錄本富集于Wnt活化相關(guān)的因子，包括配體WNT3和通路主要傳感器β-catenin，蛋白水平也類似（圖BDE）；相反，APC作為WNT活性抑制分子，在內(nèi)分泌細胞中是上調(diào)的（圖D）。在小鼠胚胎中，APC蛋白在內(nèi)分泌半島區(qū)域唯一檢出，在上皮索中β-catenin 水平升高（圖 F）。

小結(jié)【細胞分化研究進展】

體外hESC分化為β細胞的單細胞轉(zhuǎn)錄組水平研究；

祖細胞與內(nèi)分泌室表達不同的WNT通路組分；

小鼠內(nèi)分泌前體細胞APC敲除抑制內(nèi)分泌細胞分化；

體外WNT通路小分子抑制劑增加了內(nèi)分泌產(chǎn)生。

體外分化方法的最終目標(biāo)是為糖尿病患者提供源自多能干細胞的β細胞而不是移植胰島。然而，應(yīng)該注意到，目前實施的醫(yī)療方案涉及全胰島移植，而不是單獨的β細胞。事實上，移植單細胞類型無法確定是否能夠重新獲得整個胰島的功能。因此，致力于在體外產(chǎn)生完整的胰島比純粹的β細胞群更有意義。文章嘗試在體外單細胞水平產(chǎn)生胰腺內(nèi)分泌細胞的方法。作者通過scRNA-seq產(chǎn)生了一個無偏的大數(shù)據(jù)集，這使得能夠表征所產(chǎn)生的各種細胞類型，它們的分化時間以及鑒定影響細胞命運的分子途徑。長遠來看，精細調(diào)整祖細胞與內(nèi)分泌命運的時間和平衡的能力可用于控制α和β細胞之間的比例，并促進具有適當(dāng)細胞組成的胰島的體外形成。

 

文獻及原文鏈接：

https://international.biocloud.net/zh/article/detail/31116975