4166奥门金沙游乐场

  • English
  • 网站地图
  • 友情链接
  • 联系我们

4166奥门金沙游乐场:Cell Death & Differentiation|李维达教授团队揭示抑制整合应激反应可以逆转Wolfram综合征模型中胰岛β细胞衰竭

4166奥门金沙游乐场:

4166奥门金沙游乐场:

发布时间:2024-02-22??

Wolfram综合征(Wolfram Syndrome, WS是一种罕见的常染色体隐性遗传。矶嗷颊吖缢劳,其特征包括青少年糖尿病、视神经萎缩、尿崩症、听力丧失和神经退行性疾病等,糖尿病常为首发疾病。然而,由于缺乏合适的人类模型,Wolfram综合症的致病机制尚不明确,导致目前尚无治疗方法可延缓、停止或逆转Wolfram综合征的发展,因此迫切需要新的Wolfram综合症模型进行深度探索。

202426,4166奥门金沙游乐场、同济大学附属东方医院再生医学研究所、教育部细胞干性与命运编辑前沿科学中心李维达/张振宁和东方医院邵莉团队在Nature旗下期刊Cell Death & Differentiation上发表题为ISR inhibition reverses pancreatic β-cell failure in Wolfram syndrome models”的研究成果。该研究对WFS1缺失的人类胚胎干细胞进行诱导分化并得到干细胞来源的胰岛,利用单细胞转录组测序技术研究了致病基因WFS1对胰岛β细胞的影响,并发现ISR抑制剂ISRIB能缓解WFS1缺失的胰岛β细胞的功能衰竭,且在WFS1条件性敲除小鼠中也能发挥作用。此研究为治疗WS糖尿病提供了新的药物选项。研究者在先前的工作中发现了一种药物Riluzole,它能够逆转与WS神经病变相关的神经元丧失和突触形成异常。未来,将RiluzoleISRIB结合将有望实现WS协同治疗。

研究人员首先构建了干细胞来源的胰岛(stem cell islets, SC-islets)模型。应用CRISPR/Cas9技术生成WFS1敲除的人类胚胎干细胞,并对其进行诱导分化。研究人员通过qPCR验证了在整个分化过程中WFS1基因的表达水平,其与人原代胰腺β细胞中的表达水平一致,且可以诱导分化至成熟的干细胞β细胞(stem cell-β cells, SC-β cells)。进一步,研究人员对WTWFS1缺失 SC-Islets进行了单细胞转录组测序,鉴定得到8种细胞类型,其中包括β细胞、α细胞、δ细胞、ε细胞、胰腺前体细胞、增殖细胞、EC细胞,以及多激素内分泌细胞。以上结果表明SC-Islets模型真实可靠。


研究人员首先构建了干细胞来源的胰岛(stem cell islets, SC-islets)模型。应用CRISPR/Cas9技术生成WFS1敲除的人类胚胎干细胞,并对其进行诱导分化。研究人员通过qPCR验证了在整个分化过程中WFS1基因的表达水平,其与人原代胰腺β细胞中的表达水平一致,且可以诱导分化至成熟的干细胞β细胞(stem cell-β cells, SC-β cells)。进一步,研究人员对WTWFS1缺失 SC-Islets进行了单细胞转录组测序,鉴定得到8种细胞类型,其中包括β细胞、α细胞、δ细胞、ε细胞、胰腺前体细胞、增殖细胞、EC细胞,以及多激素内分泌细胞。以上结果表明SC-Islets模型真实可靠。

2  WFS1缺失的SC-islets模型构建


A. SC-islet诱导过程中WFS1基因的表达变化(hESC:胚胎干细胞阶段; DE:Definitive endoderm,定型内胚层阶段;PF:Posterior foregut,前肠阶段;PP:Pancreatic progenitor,胰腺前体细胞阶段;EP:Endocrine progenitor,内分泌腺体细胞阶段)B. 野生型与WFS1缺失的SC-islet的荧光拍摄图;C. 对野生型与WFS1缺失的SC-islet进行单细胞测序及分析后的UMAP,细胞分群根据其指定类型着色。

 

为探究WFS1SC-β细胞的影响,研究人员利用拟时序分析以模拟SC-β细胞命运,发现WFS1敲除使SC-β细胞走向压力应激命运,而未能走向成熟命运。研究人员对其进行差异表达分析,发现WFS1敲除的SC-β细胞中,β细胞成熟和功能相关的基因表达下调,而与细胞应激相关的基因表达上调。为验证上述结果,研究人员进行了GSIS实验,并对胰岛素含量进行检测,发现WFS1敲除的SC-β细胞胰岛素分泌含量显著降低,且胰岛素含量也显著降低。

为了进一步研究WFS1缺失是如何影响SC-β细胞走向压力命运进而导致功能衰竭,研究人员分析差异表达基因及其对应通路,并通过实验验证发现,WFS1敲除会使eIF2α的磷酸化显著增加,PERKATF4的蛋白水平也显著增强,且会促进应激颗粒(Stress granules, SGs)的形成。以上结果表明WFS1缺失将会激活胞内的整合应激反应(Integrated stress response, ISR)。

针对上述致病机制,研究人员探究了ISR抑制剂ISRIB对于胰岛β细胞的治疗效果,发现ISRIB确实能缓解SC-β细胞中的功能衰竭。ISRIB的加入能够有效恢复总蛋白质合成水平,减少应激颗粒的形成。此外,在WFS1基因条件性敲除小鼠中加入ISRIB,小鼠的葡萄糖耐受能力得到显著提升。

3 原理示意图

 

综上,研究人员利用Wolfram综合症体外和体内模型,揭示了ISRIB在缓解胰岛β细胞功能衰竭中所发挥的作用,为Wolfram综合症的治疗提供了新思路。

同济大学4166奥门金沙游乐场、附属东方医院再生医学研究所、教育部细胞干性与命运编辑前沿科学中心李维达教授,东方医院邵莉教授,4166奥门金沙游乐场张振宁副教授为本文共同通讯作者。同济大学博士后胡瑞,同济大学博士生陈相宜,苏强为本文共同第一作者。本工作获得了国家自然科学基金、国家重点研发计划项目、上海市科委重点项目等支持。

Copyright© 2011-2015 生命科学与技术4166奥门金沙游乐。 All rights reserved

地址:上海市四平路1239号 电话:021-65981041 传真:65981041

4166奥门金沙游乐场【集团】股份有限公司