單細胞RNA測序可定量檢測藥物對胰島細胞的效果

胰腺是產(chǎn)生消化酶以及調(diào)節(jié)血糖水平的激素的器官。胰島專門負責(zé)激素的分泌，其中有β細胞和α細胞，β細胞會產(chǎn)生降低血液中葡萄糖水平所需的激素——胰島素，而α細胞會產(chǎn)生負責(zé)升高血液中葡萄糖水平的激素——胰高血糖素。

1型糖尿病是因人體的免疫系統(tǒng)錯誤地攻擊并破壞了胰腺的β細胞。再生醫(yī)學(xué)手段希望通過恢復(fù)體內(nèi)β細胞的數(shù)量與質(zhì)量，從而最終取代目前的胰島素替代療法。此外，β細胞功能的障礙也會導(dǎo)致II型糖尿病的發(fā)生。因此，對不同胰島細胞類型的更深入了解有助于對兩種形式的糖尿病更好的理解以及療法的開發(fā)。

在此前的研究中，來自CeMM的Christoph Bock和Stefan Kubicek小組的研究人員發(fā)表了**個來自人原代胰島細胞的單細胞轉(zhuǎn)錄組。自那以來，技術(shù)的進步使其能夠應(yīng)用于所有單細胞轉(zhuǎn)錄組圖譜的生成。盡管取得了這些進步，單細胞方法在技術(shù)上仍然具有挑戰(zhàn)性，其中至關(guān)重要的是確保所得單細胞轉(zhuǎn)錄組的質(zhì)量和純度。

CeMM研究人員在他們自己的數(shù)據(jù)集以及其他已發(fā)表的單細胞研究中，在非內(nèi)分泌細胞類型中發(fā)現(xiàn)了意想不到的激素高表達現(xiàn)象。他們希望了解這是否是RNA分子污染的結(jié)果。大多數(shù)組織的單細胞RNA-seq數(shù)據(jù)中似乎都存在這種污染，但在胰島中最為明顯。例如，胰島內(nèi)分泌細胞專門用于產(chǎn)生單一激素，與典型的“持家”基因相比，β細胞中的胰島素和α細胞中的胰高血糖素的表達水平缸蓋更高?；诖擞^察，他們的目標(biāo)是開發(fā)，驗證和應(yīng)用一種方法來通過實驗確定并通過計算消除潛在的污染。

在研究中，CeMM研究人員在純化的單細胞樣本中人為地摻入了來自不同細胞類型“雜質(zhì)”，將它們添加到胰島樣品中。他們發(fā)現(xiàn)，樣品的污染水平高達20%。然后，他們開發(fā)了一種新穎的生物信息學(xué)方法，以計算方式去除單細胞轉(zhuǎn)錄組中的污染讀物。

最終他們已經(jīng)獲得了一個“去污染的”轉(zhuǎn)錄組，從該轉(zhuǎn)錄組中除去了虛假信號，他們著手表征了不同細胞類型中的細胞身份如何響應(yīng)三種不同藥物的治療。他們發(fā)現(xiàn)，靶向轉(zhuǎn)錄因子FOXO1的小分子抑制劑可誘導(dǎo)α和β細胞的去分化。此外，他們還研究了蒿甲醚，該藥物在體內(nèi)和體外研究中均會減弱α細胞的功能并可能誘導(dǎo)胰島素的產(chǎn)生。