非人靈長類胰島衰老單細胞圖譜首次被解析

2020-11-29 科技日報

科技日報北京6月11日電(記者 張佳星)糖尿病是常見的老年病,我國約1億人患病、約5億人糖耐量受損。隨著人體衰老,胰島「工作」異常,血糖調控能力減弱,衰老和胰島調控究竟有哪些關聯?6月10日,《國家科學評論》(《National Science Review》)在線發表我國學者論文,這是國際上首次報導非人靈長類胰島衰老的單細胞轉錄組圖譜,並揭示了蛋白穩態失衡是胰島β細胞衰老的關鍵特徵和分子驅動力。通俗地說,科學家發現胰島β細胞中一種「維穩」蛋白「老而生變」,使得葡萄糖增多時,胰島素的正常分泌能力減弱。

要研究胰島細胞,取材困難。論文通訊作者之一、中國科學院動物研究所研究員曲靜介紹,「胰島內包含多種分泌不同種類激素的細胞類型,受限於倫理和樣本獲取的技術難度,年齡性別嚴格匹配的高質量人類胰島樣本難以獲取,這些因素極大地制約著靈長類胰島細胞衰老的機制探究。」

為此,中國科學院動物研究所曲靜研究組、劉光慧研究組,北京大學湯富酬研究組與中國科學院北京基因組研究所張維綺研究組組成的聯合研究組選取不同年齡段的非人靈長類動物(食蟹猴)進行研究,對胰島α細胞、β細胞、δ細胞和PP細胞等多種胰島細胞進行單細胞精度的測序和基因表達分析,鑑定出一系列新型分子標誌物。

「我們分析發現相比於其它細胞類型,α細胞和β細胞在衰老過程中更容易發生異常變化。」曲靜說,隨後,團隊開始系統解析α細胞和β細胞的衰老相關分子譜變化,著力差異表達基因的功能富集、基因轉錄調控網絡、細胞間相互作用等多角度分析。

分析結果顯示,衰老使得β細胞中蛋白穩態嚴重受損,例如內質網分子伴侶蛋白在年老個體β細胞中表達上調。為了弄清楚β細胞中過表達的伴侶蛋白的作用,團隊通過過表達的方法探究,發現它使得高葡萄糖刺激下胰島素分泌量減弱。曲靜解釋,這表明年輕時起到「維穩」作用的伴侶蛋白年老而生變,可能是老年人糖耐量降低的驅動力。

編輯:劉義陽

審核:王小龍

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