Het traceren van de geschiedenis van individuele cellen in het zich ontwikkelende organisme kan functionele verschillen tussen schijnbaar uniforme cellen aan het licht brengen. Deze kennis is belangrijk voor het definiëren van de kenmerken van sterk regeneratieve cellen om ze te targeten voor cellulaire therapieën, en om de vorming van ongeschikte cellen te voorkomen, die de algehele gezondheid van het organisme in gevaar brengen. De hier geïntroduceerde studie presenteert een nieuwe methode voor het traceren van de geschiedenis van β-cellen, die de essentiële functie vervullen van het afscheiden van insuline als reactie op glucose.

De auteurs traceerden β-cellen met betrekking tot hun proliferatie, functie en tijd van differentiatie in de zebravis. De studie toont aan dat β-cellen met verschillende ontwikkelingsgeschiedenissen naast elkaar bestaan, wat leidt tot de vorming van dynamische subpopulaties die verschillen in hun potentieel om proliferatie te ondergaan en functionele taken uit te voeren. De studie onthult ook het begin van de β-celfunctie bij zebravissen, wat nieuwe wegen opent om te onderzoeken hoe β-cellen een functionele staat verwerven met behulp van dit krachtige genetische model.

Onlangs, de heterogeniteit tussen β-cellen is duidelijk geworden, en er wordt aangenomen dat deze heterogeniteit een rol zou kunnen spelen bij de progressie van diabetes. "Bijvoorbeeld, zelfs 20 jaar na het begin van type 1 diabetes, sommige β-cellen kunnen overleven in de pancreas, misschien omdat deze cellen anders zijn dan de rest, waardoor ze zich kunnen verbergen voor het immuunsysteem en kunnen ontsnappen aan auto-immuunvernietiging", zegt Nikolaj Ninov. Het vermogen om de evolutie van β-celheterogeniteit in zebravissen direct te visualiseren, zal helpen om de dynamische regulatie van β-celsubpopulaties op moleculair niveau te begrijpen. Deze kennis is van cruciaal belang voor de daaropvolgende ontwikkeling van effectieve strategieën voor β-celregeneratie en bescherming bij diabetes.

"Als volgende stap we zullen onze model- en celtraceringsmethoden gebruiken om de signalen te begrijpen die β-cellen instrueren om een ​​functionele toestand te verwerven. Vooral, we ontdekten dat dit proces bij de zebravis slechts enkele dagen na de geboorte van de cellen duurt, terwijl het moeilijk is om in vitro de vorming van functionele β-cellen uit menselijke stamcellen te bereiken. Dus, onze hypothese is dat de in vivo omgeving in de pancreas van de zebravis krachtige signalen geeft voor snelle functionele rijping van β-cellen. We zullen nu deze signalen identificeren, aangezien deze kennis kan helpen om functionele menselijke β-cellen in vitro te produceren voor transplantatiedoeleinden", Nikolaj Ninov legt het uit.

Het project, die ongeveer 3,5 jaar geleden werd voorzien, werd geleid door CRTD Postdoc Sumeet Pal Singh. In aanvulling, Sharan Janjuha (promovendus, DIGS-BB) heeft de test voor calciumbeeldvorming vastgesteld. Andere onderzoekers zijn medewerkers uit Japan (Daiichi Sankyo Co., Ltd), het VK (Oxford University) en Duitsland (CRTD).

"Nieuwsgierigheid, en de drive om een ​​originele bijdrage te leveren aan de genezing van diabetes door meer te leren over de basisbiologie van β-cellen" motiveert Nikolay Ninov in zijn dagelijkse werk. Sinds 2013 is Nikolay Ninov Groepsleider voor "β-celbiologie en regeneratie " aan het CRTD en het Paul Langerhans Institut Dresden (PLID) van Helmholtz Zentrum München in het Universitair Ziekenhuis Dresden en de Medische Faculteit Carl Gustav Carus van de TU Dresden - een partner van het Duitse Centrum voor Diabetesonderzoek (DZD). In 2008 Nikolay Ninov promoveerde aan de Universiteit van Barcelona (Spanje, Parc cientific de Barcelona). Daarna werkte hij als postdoc aan de Universiteit van Toronto (Canada, Afdeling Cel- en Systeembiologie, 2008-2009), de Universiteit van Californië in San Francisco (VS) en het Max Planck Instituut voor Hart- en Longonderzoek in Bad Nauheim (Duitsland) (2009-2013).