La population distincte de cellules endothéliales qui bordent les vaisseaux sanguins dans les « îlots » productrices d'insuline du pancréas humain ont été notoirement difficiles à étudier, mais les chercheurs de la médecine de Weill Cornell ont maintenant réussi à détailler de manière approfondie les caractéristiques uniques de ces cellules. L'atlas qui en résulte fait avancer la recherche fondamentale sur la biologie du pancréas et pourrait conduire à de nouvelles stratégies de traitement pour le diabète et autres maladies pancréatiques.
Dans l'étude, publiée le 6 février dans Nature Communications, les chercheurs ont conçu un ensemble de méthodes pour isoler et profilir rapidement les cellules endothéliales appelées ISEC (cellules endothéliales spécifiques aux îlots) à partir de pancroases donneurs. Les ISEC fournissent un support critique pour les fonctions des îlots mais meurent très rapidement lorsqu'ils sont séparés du pancréas en utilisant des techniques d'isolation cellulaire standard. Avec leur approche hautement rationalisée, les chercheurs ont pu pour la première fois analyser un grand nombre d'ISEC, cartographiant leurs signatures moléculaires et leurs interactions avec d'autres types de cellules pancréatiques.
L'ensemble de données que nous avons généré dans cette étude est le premier à saisir toute la diversité des cellules endothéliales dans le pancréas, et nous nous attendons à ce que ce soit une ressource importante pour notre groupe de recherche et bien d'autres. «
Dr David Redmond, auteur principal, professeur adjoint de biologie informatique au Hartman Institute for Therapeutic Organ Regeneration, Weill Cornell Medicine
Bien que les signatures moléculaires précises d'ISECS aient été inconnues, les scientifiques ont eu des preuves que ces cellules soutiennent la maturation, les activités sécrétant l'insuline et la survie des cellules d'îlots. Ils sont également importants pour la survie à long terme des transplantations d'îlots – qui sont rarement utilisées pour traiter le diabète de type 1 en raison de complications immunitaires mais pourraient être un remède si les obstacles actuels sont surmontés.
For the study, first author Dr. Rebecca Craig-Schapiro, an assistant professor of surgery at Weill Cornell Medicine and a transplant surgeon at NewYork-Presbyterian/Weill Cornell Medical Center who works closely with members of the Hartman Institute, obtained three deidentified pancreases from Donors d'organes décédés.
« Avec notre nouvelle approche, et en utilisant ce qui était déjà connu sur les ISEC, nous avons pu isoler et traiter ces cellules en très grand nombre – plus de 30 000 – ainsi qu'environ 75 000 autres cellules pancréatiques, les gardant tous viables assez longtemps pour mener séquençage d'ARN unique « , a déclaré le Dr Craig-Schapiro.
Les données de séquençage de l'ARN, qui fournissent des instantanés de l'activité des gènes dans chaque cellule, ont permis aux chercheurs de déterminer les signatures d'activité des gènes caractéristiques des ISEC ainsi que d'autres cellules pancréatiques, y compris les cellules endothéliales de la partie non-isouille du pancréas.
« En utilisant nos données de séquençage d'ARN, nous avons également pu identifier les cellules de soutien qui communiquent avec les ISEC et d'autres cellules endothéliales dans leurs compartiments pancréatiques respectifs », a déclaré le co-auteur Kevin Chen, technicien de recherche dans le laboratoire RAFII.
Bien que des études antérieures sur les cellules pancréatiques aient été incomplètes, en particulier pour les ISEC, les chercheurs ont constaté que les données antérieures correspondaient largement à leurs résultats partout où elle se chevauchait.
« Nous avons pu intégrer nos données avec trois autres ensembles de données publiés, corroborer largement nos résultats et résultant en un atlas cellulaire beaucoup plus complet », a déclaré le co-auteur, le Dr Ge Li, associé de recherche dans le laboratoire RAFII.
Étant donné que les îlots pancréatiques sont l'endroit où l'insuline est produite, ils sont également un objectif majeur pour la recherche sur le diabète. En utilisant les nouvelles données, ainsi que des ensembles de données existants sur l'activité des gènes dans le tissu du pancréas diabétique, les chercheurs ont catalogué les gènes endothéliaux et les voies de signalisation qui semblent perturbés dans le diabète – et pourraient être des cibles pour les thérapies futures.
« Cet atlas complet nous donne une base solide pour le développement de stratégies pour restaurer la fonction des ISEC et d'autres cellules dans le diabète et autres maladies pancréatiques », a déclaré le Dr Shahin Rafii, auteur principal, chef de la Division de la médecine régénérative, directeur de la Hartman Institute et l'Ansary Stem Cell Institute et le professeur Arthur B. Belfer en médecine génétique à Weill Cornell Medicine.
Actuellement, les chercheurs utilisent leur nouvel atlas pour plusieurs efforts de suivi, notamment le développement de techniques pour fabriquer des ISEC à partir d'autres cellules, a déclaré le Dr Rafii, qui est également membre de l'Institut d'Angleterre pour la médecine de précision et de Sandra et Edward Meyer Cancer Center à Weill Cornell Medicine.
