单细胞RNA测序可定量检测药物对胰岛细胞的效果

胰腺是产生消化酶以及调节血糖水平的激素的器官。胰岛专门负责激素的分泌，其中有β细胞和α细胞，β细胞会产生降低血液中葡萄糖水平所需的激素——胰岛素，而α细胞会产生负责升高血液中葡萄糖水平的激素——胰高血糖素。 1型糖尿病是因人体的免疫系统错误地攻击并破坏了胰腺的β细胞。再生医学手段希望通过恢复体内β细胞的数量与质量，从而最终取代目前的胰岛素替代疗法。此外，β细胞功能的障碍也会导致II型糖尿病的发生。因此，对不同胰岛细胞类型的更深入了解有助于对两种形式的糖尿病更好的理解以及疗法的开发。 在此前的研究中，来自CeMM的Christoph Bock和Stefan Kubicek小组的研究人员发表了第一个来自人原代胰岛细胞的单细胞转录组。自那以来，技术的进步使其能够应用于所有单细胞转录组图谱的生成。尽管取得了这些进步，单细胞方法在技术上仍然具有挑战性，其中至关重要的是确保所得单细胞转录组的质量和纯度。 CeMM研究人员在他们自己的数据集以及其他已发表的单细胞研究中，在非内分泌细胞类型中发现了意想不到的激素高表达现象。他们希望了解这是否是RNA分子污染的结果。大多数组织的单细胞RNA-seq数据中似乎都存在这种污染，但在胰岛中最为明显。例如，胰岛内分泌细胞专门用于产生单一激素，与典型的“持家”基因相比，β细胞中的胰岛素和α细胞中的胰高血糖素的表达水平缸盖更高。基于此观察，他们的目标是开发，验证和应用一种方法来通过实验确定并通过计算消除潜在的污染。 在研究中，CeMM研究人员在纯化的单细胞样本中人为地掺入了来自不同细胞类型“杂质”，将它们添加到胰岛样品中。他们发现，样品的污染水平高达20%。然后，他们开发了一种新颖的生物信息学方法，以计算方式去除单细胞转录组中的污染读物。 最终他们已经获得了一个“去污染的”转录组，从该转录组中除去了虚假信号，他们着手表征了不同细胞类型中的细胞身份如何响应三种不同药物的治疗。他们发现，靶向转录因子FOXO1的小分子抑制剂可诱导α和β细胞的去分化。此外，他们还研究了蒿甲醚，该药物在体内和体外研究中均会减弱α细胞的功能并可能诱导胰岛素的产生。 [19] \t