4月9日，國際學(xué)術(shù)期刊EMBO Journal發(fā)表了中國科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心（生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所）周斌研究組的研究成果，題為“Ductal or Ngn3⁺ cells do not contribute to adult pancreatic islet beta-cell neogenesis in homeostasis”。該研究利用雙重組酶介導(dǎo)的遺傳示蹤策略和新構(gòu)建的基因敲入小鼠模型，明確了成體小鼠胰腺在穩(wěn)態(tài)情況及胰腺導(dǎo)管結(jié)扎損傷情況下，導(dǎo)管細(xì)胞及Ngn3⁺的非beta細(xì)胞并不會生成新的胰島beta細(xì)胞，為深入理解胰腺beta細(xì)胞的再生機(jī)制提供了關(guān)鍵依據(jù)。

胰腺beta細(xì)胞可以分泌胰島素，在調(diào)節(jié)體內(nèi)血糖水平方面發(fā)揮關(guān)鍵作用，1型糖尿病和部分2型糖尿病的主要病因是胰腺中功能性beta細(xì)胞的缺乏。明確成年胰腺中beta細(xì)胞的潛在來源，對糖尿病的基礎(chǔ)研究和臨床治療意義重大。此前研究提出beta細(xì)胞的補(bǔ)充途徑主要包括已有beta細(xì)胞的自我復(fù)制和beta細(xì)胞新生（由祖細(xì)胞或非beta細(xì)胞貢獻(xiàn)生成新的beta細(xì)胞）。在這其中，已有beta細(xì)胞的自我復(fù)制已經(jīng)通過多種實(shí)驗(yàn)方法得到了證實(shí)。比如，Yuval Dor等人在2004年通過實(shí)驗(yàn)證明了這一途徑，后續(xù)也有其他研究團(tuán)隊(duì)運(yùn)用遺傳工具或化學(xué)標(biāo)記等手段得出了相同的結(jié)論。然而，涉及到Neurogenin 3（簡稱Ngn3）的胰腺祖細(xì)胞是否貢獻(xiàn)成體beta細(xì)胞一直存在爭議。

Ngn3作為內(nèi)分泌分化的關(guān)鍵調(diào)控因子，被認(rèn)為可能在beta細(xì)胞新生過程中發(fā)揮重要作用。一些研究發(fā)現(xiàn)在胰腺導(dǎo)管中存在表達(dá)Ngn3的祖細(xì)胞，它們能夠在成體穩(wěn)態(tài)情況下分化形成新的beta細(xì)胞。但后續(xù)的研究卻出現(xiàn)了不同的聲音。除了Ngn3細(xì)胞，針對胰腺導(dǎo)管是否存在內(nèi)分泌祖細(xì)胞，不同研究團(tuán)隊(duì)也各執(zhí)一詞，相關(guān)證據(jù)相互矛盾，使得這一領(lǐng)域的研究陷入了困境。其中一個(gè)重要原因就是既往研究中使用的遺傳譜系示蹤技術(shù)存在缺陷，存在對已有beta細(xì)胞的非靶向標(biāo)記問題，這可能會影響結(jié)論的準(zhǔn)確性。

為解決這些問題，研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了新的基因敲入小鼠品系Ngn3-2A-CreER和Hnf1b-2A-CreER，它們能高效標(biāo)記目標(biāo)細(xì)胞且不影響內(nèi)源性基因表達(dá)。研究發(fā)現(xiàn)，Ngn3-CreER和Ngn3-2A-CreER不僅標(biāo)記導(dǎo)管細(xì)胞，還會標(biāo)記胰島中的多種內(nèi)分泌細(xì)胞，包括beta細(xì)胞、delta細(xì)胞、alpha細(xì)胞和PP細(xì)胞等。這表明以往研究因“異位”標(biāo)記已有內(nèi)分泌細(xì)胞，導(dǎo)致譜系示蹤數(shù)據(jù)解讀困難。為了更加精準(zhǔn)地追蹤細(xì)胞的來源和分化路徑，研究團(tuán)隊(duì)采用基于雙重組酶的譜系示蹤策略，結(jié)合Cre/loxP和Dre/rox系統(tǒng)，使用R26-TLR和NR1等報(bào)告小鼠品系，同時(shí)追蹤不同細(xì)胞群體。結(jié)果顯示，在成年小鼠體內(nèi)穩(wěn)態(tài)下，Ngn3⁺非beta細(xì)胞（這些細(xì)胞被認(rèn)為可能是beta細(xì)胞的祖細(xì)胞）并不會生成新的beta細(xì)胞。即便在胰腺導(dǎo)管結(jié)扎損傷這種相對溫和的胰腺損傷模型中，Ngn3⁺非beta細(xì)胞也不會促進(jìn)新beta細(xì)胞的生成。不過，在白喉毒素介導(dǎo)的極端beta細(xì)胞缺失的情況下，Ngn3⁺非beta細(xì)胞能夠轉(zhuǎn)化為beta細(xì)胞，這為雙遺傳譜系示蹤系統(tǒng)檢測beta細(xì)胞新生提供了陽性技術(shù)對照。研究人員構(gòu)建了Hnf1b-2A-CreER小鼠，可以非常高效地標(biāo)記胰腺導(dǎo)管細(xì)胞。結(jié)合雙遺傳譜系示蹤系統(tǒng)，對胰腺導(dǎo)管上皮細(xì)胞進(jìn)行研究。結(jié)果顯示，在成年胰腺維持穩(wěn)態(tài)的過程中，胰腺導(dǎo)管上皮細(xì)胞并不會轉(zhuǎn)化為beta細(xì)胞，進(jìn)一步證實(shí)了成年胰腺在正常狀態(tài)下，導(dǎo)管細(xì)胞并非beta細(xì)胞新生的來源。

該項(xiàng)研究利用雙遺傳譜系示蹤策略，明確了成年胰腺在穩(wěn)態(tài)下，導(dǎo)管細(xì)胞或Ngn3⁺細(xì)胞不會生成新的胰島beta細(xì)胞，而在極端beta細(xì)胞缺失時(shí)，Ngn3⁺非beta細(xì)胞可轉(zhuǎn)化為beta細(xì)胞。這一成果解決了長期以來關(guān)于Ngn3⁺祖細(xì)胞和胰腺導(dǎo)管細(xì)胞對成年胰腺beta細(xì)胞貢獻(xiàn)的爭議，為進(jìn)一步研究beta細(xì)胞再生機(jī)制奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)，研究也指出了現(xiàn)有研究的局限性，如無法區(qū)分Ngn3⁺胰島細(xì)胞和Ngn3⁺導(dǎo)管細(xì)胞作為極端損傷條件下新生成胰島素表達(dá)細(xì)胞的具體來源。未來研究可聚焦于不同損傷或極端條件下，Ngn3⁺導(dǎo)管祖細(xì)胞生成beta細(xì)胞的能力，以及成年胰腺beta細(xì)胞再生的潛在機(jī)制，這將為糖尿病的細(xì)胞治療提供新的思路和方向。

分子細(xì)胞卓越中心高級實(shí)驗(yàn)師黃秀珍、副研究員趙歡和博士研究生陳惠為該論文的共同第一作者，副研究員趙歡和研究員周斌為共同通訊作者。該研究得到南模生物，分子細(xì)胞卓越中心動(dòng)物實(shí)驗(yàn)技術(shù)平臺、細(xì)胞分析技術(shù)平臺、分子生物學(xué)技術(shù)平臺及中國科學(xué)院上海營養(yǎng)與健康研究所細(xì)胞分析技術(shù)平臺等的大力支持。該工作得到中國科學(xué)院、基金委、科技部、上海市科委、新基石科學(xué)基金會等支持。

成體胰腺導(dǎo)管細(xì)胞及Ngn3⁺非beta細(xì)胞不會貢獻(xiàn)胰島beta細(xì)胞

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