Największy atlas pojedynczych komórek trzustki pokazuje, jak narząd zmienia się w zdrowiu i cukrzycy
Analiza ponad czterech milionów komórek i jąder komórkowych pozwoliła naukowcom prześledzić rozwój trzustki od okresu płodowego do dorosłości oraz zmiany występujące w cukrzycy typu 2.
Międzynarodowy zespół badaczy pod koordynacją Berlin Institute of Health in der Charité (BIH) stworzył najobszerniejszy dotychczas atlas jednokomórkowy ludzkiej trzustki. Analiza ponad czterech milionów komórek i jąder komórkowych pozwoliła prześledzić rozwój trzustki, jej zdolność do adaptacji oraz zmiany zachodzące w przebiegu cukrzycy typu 2. Wyniki badania opublikowano w czasopiśmie „Cell Metabolism”.
W artykule:
- najobszerniejszy dotychczas atlas jednokomórkowy ludzkiej trzustki,
- analiza ponad czterech milionów komórek i jąder komórkowych,
- identyfikacja nieznanej wcześniej populacji komórek centroacynarnych,
- zmiany epigenetyczne komórek beta w cukrzycy typu 2,
- różnice w odpowiedzi komórek trzustki na stres metaboliczny,
- znaczenie atlasu dla badań nad regeneracją i przyszłymi terapiami.
Finansowany ze środków Unii Europejskiej projekt badawczy, koordynowany przez Berlin Institute of Health in der Charité (BIH), dostarczył nowych informacji na temat rozwoju, zdolności adaptacyjnych i związanych z chorobami zmian zachodzących w ludzkiej trzustce. Wyniki badań zostały opublikowane w „Cell Metabolism”.
Międzynarodowy zespół badawczy pod koordynacją Berlin Institute of Health in der Charité (BIH) opracował najobszerniejszy jak dotąd atlas jednokomórkowy ludzkiej trzustki. W ramach finansowanego przez Unię Europejską projektu Human Cell Atlas, kierowanego przez prof. Rolanda Eilsa, naukowcy przeanalizowali ponad cztery miliony komórek i jąder komórkowych pochodzących z próbek tkanek 57 dawców.
Atlas obejmuje różne etapy rozwoju i stany chorobowe trzustki – od okresu rozwoju płodowego, przez zdrową tkankę osób dorosłych, aż po próbki pobrane od osób z cukrzycą typu 2. Dzięki zastosowaniu zaawansowanych technologii jednokomórkowych i multiomicznych naukowcy mogli z dużą szczegółowością analizować aktywność genów, regulację epigenetyczną oraz przestrzenną organizację poszczególnych populacji komórek.
Odkryto nową populację komórek trzustki
Trzustka pełni kluczowe funkcje zarówno w regulacji metabolizmu, jak i w procesach trawienia, a jednocześnie odgrywa istotną rolę w patogenezie częstych chorób metabolicznych, w tym cukrzycy typu 2. Dotychczas wiedza na temat rzeczywistego zróżnicowania komórek ludzkiej trzustki, zmian zachodzących w nich podczas rozwoju oraz sposobów reagowania na obciążenia związane z chorobą pozostawała niepełna.
Jednym z najważniejszych wyników badania było zidentyfikowanie nieznanej wcześniej populacji plastycznych komórek centroacynarnych, czyli śródpęcherzykowych, zlokalizowanych na styku pęcherzyków wydzielniczych i układu przewodów trzustkowych.
Ich „plastyczność” polega na obecności cech przypominających wczesne stadia rozwojowe. Zdaniem badaczy może to oznaczać, że komórki te są zdolne do elastycznego dostosowywania swojej tożsamości komórkowej. Taka właściwość mogłaby odgrywać istotną rolę w odpowiedzi trzustki na stres, a potencjalnie również w procesach regeneracji tkanki.
Atlas pokazuje rozwój komórek endokrynnych i egzokrynnych
Nowy atlas szczegółowo przedstawia także sposób, w jaki podczas rozwoju kształtują się dwie podstawowe linie komórkowe trzustki: komórki endokrynne produkujące hormony, które między innymi uczestniczą w regulacji stężenia glukozy we krwi, oraz komórki egzokrynne odpowiedzialne za produkcję enzymów trawiennych.
Badacze zidentyfikowali ponadto odmienne stany epigenetyczne komórek beta produkujących insulinę. W próbkach pochodzących od osób z cukrzycą typu 2 wykazano również charakterystyczne zmiany programów regulacyjnych tych komórek.
Uzyskane dane pozwalają więc analizować nie tylko skład komórkowy trzustki, lecz także molekularne mechanizmy regulujące zachowanie poszczególnych populacji komórek w zdrowiu i w chorobie.
Komórki różnie reagują na stres metaboliczny
W ramach badania przeprowadzono również eksperymenty z wykorzystaniem zdrowych wysp Langerhansa poddawanych działaniu podwyższonych stężeń glukozy. Wykazały one, że poszczególne typy komórek trzustki nie reagują na stres metaboliczny w jednakowy sposób.
Wyniki te dostarczają nowych informacji na temat tego, w jaki sposób w warunkach choroby metabolicznej może zmieniać się skład komórkowy i funkcjonowanie trzustki. Ma to szczególne znaczenie w kontekście cukrzycy typu 2, w której przewlekłe zaburzenia metaboliczne wpływają na funkcjonowanie wysp trzustkowych i komórek produkujących insulinę.
Mapa zmian zachodzących w trzustce w ciągu życia
„Dzięki temu atlasowi po raz pierwszy uzyskujemy kompleksowy obraz tego, jak komórki ludzkiej trzustki rozwijają się w ciągu życia i jak ich tożsamość zmienia się w przebiegu chorób” – wyjaśnia prof. Christian Conrad, starszy autor badania i kierownik grupy badawczej Intelligent Imaging w Center of Digital Health przy Berlin Institute of Health in der Charité (BIH).
Jak podkreśla badacz, uzyskane wyniki stanowią istotną podstawę do lepszego poznania mechanizmów cukrzycy oraz – w dalszej perspektywie – opracowywania nowych strategii terapii regeneracyjnych.
Nowe źródło danych dla światowych badań
Zbiór danych powstały w ramach projektu ma być ważnym zasobem dla międzynarodowego środowiska naukowego. Umożliwia badaczom na całym świecie dalsze analizowanie komórkowych podstaw chorób metabolicznych, mechanizmów regeneracji oraz plastyczności tkanek.
Znaczenie atlasu wykracza więc poza samo stworzenie szczegółowego katalogu populacji komórkowych trzustki. Połączenie informacji dotyczących aktywności genów, regulacji epigenetycznej i przestrzennego rozmieszczenia komórek pozwala badać, w jaki sposób ich właściwości zmieniają się od rozwoju płodowego, przez dorosłość, aż po wystąpienie zaburzeń metabolicznych.
W dalszej perspektywie wiedza uzyskana dzięki atlasowi może przyczynić się do udoskonalenia metod diagnostycznych oraz opracowania nowych strategii leczenia cukrzycy typu 2 i terapii ukierunkowanych na regenerację tkanek. Autorzy przedstawionego materiału podkreślają jednak przede wszystkim znaczenie atlasu jako zasobu badawczego umożliwiającego dokładniejsze poznanie biologii ludzkiej trzustki.
Źródło: Cell Metabolism, A single-cell multi-omic atlas of the human pancreas reveals potential for cellular plasticity across development, health, and disease.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.cmet.2026.07.023
