Diabetologia

Background e obiettivo del lavoro: Nelle isole pancreatiche vari tipi di cellule, in particolare le cellule beta, alfa e delta, sono implicati nella progressione del diabete di tipo 2. Al fine di identificare i geni coinvolti nella patogenesi del diabete di tipo 2, risultati interessanti potrebbero essere ottenuti valutando gli effetti dell'iperglicemia sull'espressione genica delle isole pancreatiche umane. L'iperglicemia prolungata determina infatti glucotossicità e causa l’apoptosi delle cellule beta. Questo studio utilizza la trascrittomica a singola cellula (scRNA-seq) per esaminare le isole pancreatiche umane in condizioni euglicemiche o iperglicemiche, fornendo una visione dettagliata degli effetti dell'iperglicemia sulle singole cellule dell’isola nel tempo.
Metodi e risultati principali: Le isole pancreatiche ottenute da due donatori sono state incubate per 24 ore con due diverse concentrazioni di glucosio: bassa (2.8 mmol/l) e alta (15 mmol/l). In seguito, è stata eseguita la profilazione trascrittomica, utilizzando la tecnologia di scRNA-seq, a sette punti temporali diversi (0, 1, 2, 4, 8, 12 e 24 ore) e sono stati esaminati sei tipi di cellule pancreatiche: alfa, beta, gamma, delta, duttali e acinari. Confrontando i risultati ottenuti dall’analisi delle cellule delle isole esposte ad alto e basso glucosio, sono stati identificati 1.344 geni associati al fattore tempo e 668 geni associati all'esposizione al glucosio, in tutti i tipi di cellule e a tutti i punti temporali. Nel modello a tempo continuo, sono stati identificati 1.311 geni associati al tempo, 345 geni relativi all'esposizione al glucosio e 418 geni associati agli effetti di interazione tempo/glucosio in tutti i tipi di cellule. Integrando questi profili di espressione con le statistiche riassuntive degli studi di associazione genetica, sono stati individuati 2.449 geni effettori candidati per il diabete di tipo 2. Tre di questi geni candidati (ERO1B, HNRNPA2B1 e RHOBTB3) sono stati sottoposti a un'ulteriore validazione funzionale, utilizzando la tecnologia CRISPR per silenziare la loro espressione nella linea umana di beta cellule EndoC-βH1, seguita da un saggio di secrezione insulinica glucosio-stimolata, dimostrando che questi geni influenzano la produzione e la secrezione di insulina.
Conclusioni e commento editoriale: Comprendere gli effetti delle esposizioni ambientali sull'espressione genica delle isole pancreatiche, rappresenta un approccio importante per determinare i fattori molecolari legati alla patogenesi e alla progressione del diabete di tipo 2. Questo studio fornisce una caratterizzazione dettagliata del profilo di espressione genica, a risoluzione di singola cellula, delle isole pancreatiche umane in seguito all'esposizione al glucosio per un periodo di 24 ore. I risultati ottenuti aiutano a comprendere meglio i meccanismi molecolari alla base della regolazione del glucosio e suggeriscono potenziali bersagli per nuovi interventi terapeutici nel trattamento del diabete di tipo 2. Nonostante la limitazione temporale (24 ore) e di campioni utilizzati (solo due preparati di isole pancreatiche), i dati di questo studio possono fornire una finestra rilevante sulle conseguenze delle condizioni iperglicemiche nel passaggio da un’alterata tolleranza glucidica al diabete di tipo 2.

A cura di Nicola Marrano, Silvia Pellegrini, Mara Suleiman

Grenko CM, Taylor HJ et al. Single‑cell transcriptomic profiling of human pancreatic islets reveals genes responsive to glucose exposure over 24 h. Diabetologia. 2024 Jul 5. doi: 10.1007/s00125-024-06214-4