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调整产生激素的肠内分泌细胞,有望治疗多种疾病

日期:2019-03-14 23:05:56 来源: 生物谷 点击:

来自荷兰胡布勒支研究所的Hans Clevers团队和他们的合作者们揭示了肠道中产生激素的细胞的起源和功能,并且为调节肠道激素产生来治疗人类疾病开辟了新的途径。相关研究结果近期分别发表在Nature Cell Biology期刊和Cell期刊上。

你有没有想过,当你饥肠咕噜时,这种种突然的饥饿感是从哪里来的?当成千上万的营养物敏感细胞或者说肠内分泌细胞(enteroendocrine cell)散布在胃肠道中并释放出数百万个充满胃饥饿素(ghrelin)的微小囊泡进入血液时,这种情况就会发生。这些激素是肠道与消化道的较远部分或胰腺和大脑等其他器官进行沟通和协调的主要方式。

图片来自Hubrecht Institute。
在对某些刺激作出的反应中,不同的肠内分泌细胞产生不同的激素,这些激素诱导饥饿或饱腹感、协调肠肌的运动和促进肠道的保护性细胞层修复或刺激胰腺产生更多的胰岛素。对II型糖尿患者而言,促进胰腺产生更多胰岛素是特别有意义的,这是因为这些患者本身不能够产生足够的胰岛素来稳定他们的葡萄糖水平。最为成功的糖尿病治疗方法之一是基于肠道激素GLP1,这些患者在GLP1的作用下能够控制血糖同时无需注射胰岛素。

肠道内膜中肠内分泌细胞所占的比例不到1%。这些所占比例不到1%的肠内分泌细胞还可分成许多产生不同激素的细胞亚型。因此,找到一种特定类型的肠内分泌细胞是较为困难的。这就像在装满鹅卵石的卡车里寻找一些钻石、红宝石和绿宝石。你可以称量每种装载物的重量、测量它、磨碎它和分析它的矿物成分,但是由于宝石所占的比例比较低,在大多数情形下,你获得的是鹅卵石而不是宝石。

为了研究这些罕见的细胞,这些研究人员将单细胞测序与确定每个细胞年龄的方法相结合。为了与宝石的比喻保持一致,他们让所有的宝石都闪耀着耀眼的光芒,以至于能够从中挑选出单个宝石进行分析。此外,宝石的颜色告诉这些研究人员每个细胞的年龄。因此,他们能够研究肠内分泌细胞的发育。

调整系统

肠内分泌细胞在肠道中持续产生,并且仅能存活数周的时间。令人吃惊的是,这些研究人员发现许多肠内分泌细胞在衰老时会改变它们的激素分泌。就治疗的角度而言,细胞改变激素产生并因此改变功能的能力是非常有趣的。一旦理解控制这种改变的信号,就可能能够刺激肠道增加特定激素的产生,以便治疗糖尿病、肥胖或炎症性肠病。这些研究人员已证明操纵其中的一种信号能够会改变小鼠体内的激素水平,包括GLP1的水平。

单细胞测序是一种相对较新的技术,被Science期刊评为“2013年年度十大科技突破之一”。通过使用这种技术,科学家们能够在单细胞分辨率下读取基因的活性。这告诉他们什么样的遗传程序在单个细胞中是活跃的,并通过推导,告诉它的身份是什么(比如,皮肤细胞或免疫细胞)。

人们已能够读取组织中的基因活性,但是这些读出值总是在数千个混合在一起的细胞上测量到的。如今,通过单细胞测序,科学家们能够读取每个细胞的基因活性。这种改进可以与经典地理地图和谷歌地图之间的差异相媲美,在经典地理地图中,城市被表示为一片颜色,而谷歌地图可以单独缩放到每个房子,在此过程中找到有趣的细节。鉴于这种技术广泛用于研究,许多科学家如今正在使用它,以便在单细胞分辨率下分析感兴趣的器官或疾病。

但是,执行单细胞测序和解释它的结果需要高度专业化的实验室设备和数据分析算法。为了解决这个问题,一家名为Single Cell Discoveries的创业公司在胡布勒支研究所创建,该公司为世界各地的研究人员和临床机构提供单细胞测序服务。

参考资料:

1.Tweaking of hormone-producing cells in the intestine

2.Joep Beumer et al. Enteroendocrine cells switch hormone expression along the crypt-to-villus BMP signalling gradient. Nature Cell Biology, 2018, doi:10.1038/s41556-018-0143-y.

3.Helmuth Gehart et al. Identification of enteroendocrine regulators by real-time single-cell differentiation mapping. Cell, 2019, doi:10.1016/j.cell.2018.12.029.

(责任编辑:sgx)

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