在肠道中调整激素产生细胞

来自荷兰Hubrecht研究所(KNAW)的Hans Clevers小组的研究人员和他们的合作者揭示了肠内激素产生细胞的起源和功能,并开辟了调整肠道激素产生来治疗人类疾病的新途径。他们的研究结果最近发表于Nature Cell Biology和Cell。

你有没有想过当空腹的隆隆声突然出现饥饿感的时候?成千上万的营养敏感细胞或肠内分泌细胞分散在整个胃和肠道中,只是释放出数百个充满饥饿激素ghrelin的小囊泡进入血液。这些激素作为肠道的主要方法,与消化道的更远端部分或胰腺和大脑等其他器官进行交流和协调。响应于某些刺激,不同的肠内分泌细胞产生不同的激素,其诱导饥饿或饱腹感,协调肠肌的运动,刺激肠的保护性细胞层的修复或促进胰腺中更高的胰岛素输出。后者对II型糖尿病患者特别有意义,它们本身无法产生足够的胰岛素来稳定其葡萄糖水平。最成功的糖尿病治疗方法之一是基于肠道激素GLP1,这些患者能够控制血糖而无需注射胰岛素。

肠内膜中不到1%的细胞是肠内分泌细胞。这1%再次分裂成许多不同的亚型,产生不同的激素。因此,很难找到特定类型的肠内分泌细胞。这就像在卡车装载的鹅卵石中寻找一些钻石,红宝石和祖母绿。你可以称量负荷,测量它,研磨它并分析矿物成分,但这会告诉你更多关于鹅卵石的信息而不是宝石。

为了研究这些稀有细胞,研究人员结合了一种称为单细胞测序的技术(参见单细胞测序的框架解释),通过一种确定每个细胞年龄的方法来观察每个细胞。为了保持宝石类比,他们让所有宝石都闪耀得如此明亮,以至于可以从堆中挑选出来并单独分析。此外,宝石的颜色告诉研究人员每个人的年龄。因此,他们可以研究肠内分泌细胞的发展。

肠内分泌细胞在我们的肠道中不断产生并存活数周。令人惊讶的是,研究人员发现许多肠内分泌细胞在衰老时会改变其激素分泌。在治疗的背景下,细胞转换其激素产生及其功能的这种能力是非常有趣的。一旦我们了解控制它的信号,我们就可以刺激肠道,增加特定激素的产生,以治疗糖尿病,肥胖症或炎症性肠病。研究人员已经证明,操纵其中一种信号可能会改变小鼠体内的激素水平,包括GLP1。

单细胞测序是一项相对较新的技术,被科学期刊Science选为“2018年的突破”。使用这种技术,研究人员可以在单个细胞的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细胞中是活跃的,并通过推导它的身份是什么(例如皮肤细胞或免疫细胞)。研究人员已经能够读取组织中的基因活动,但这些读数总是在数千个混合在一起的细胞上完成。现在,通过单细胞测序,研究人员能够读取每个细胞的基因活性。我们可以将这种改进与从古典地理地图(一个城市被表示为一种颜色的一个补丁)转移到谷歌地图,我们可以在这里逐个放大每个房子,在这个过程中找到稀有而有趣的房子。

由于该技术可以应用于许多不同的研究领域,许多研究人员现在正在寻求以单细胞分辨率分析其感兴趣的器官或疾病。但是,执行单细胞测序并解释其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,在Hubrecht Insitute创建了一家名为Single Cell Discoveries的创业公司,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。