Journal Club

  • PDF / 378,627 Bytes
  • 5 Pages / 595 x 842 pts (A4) Page_size
  • 92 Downloads / 196 Views

DOWNLOAD

REPORT


W I S S ENS C H AFT · JOU R N AL C LUB

Humane Pseudoinseln und Mikrofluidiksystem für die Diabetes-Forschung ÿ FeS-Cluster und die Fur-Eisenregulation in Bakterien ÿ Sekretion von Passagierproteinen durch modifiziertes Typ VI-Sekretionssystem ÿ

Marisa Schübel

Klaus Hantke

DOI: 10.1007/s12268-020-1502-3 © Springer-Verlag GmbH 2020

Humane Pseudoinseln und Mikrofluidiksystem für die Diabetes-Forschung Der Einsatz humaner Langerhans-Inseln zur Diabetes-Forschung ist von einem entscheidenden Nachteil geprägt: Genetische Modifikationen und damit vielerlei Studien sind selbst ex vivo nicht effizient umzusetzen. Aus diesem Grund sind murine Langerhanssche Inseln wesentlich weiter verbreitet – trotz einiger physiologischer Unterschiede. ó Um genetische Modifikationen und somit Studien z. B. an Ionenkanälen auch mit humanen Inseln durchführen zu können, entwickelten J. T. Walker et al. (JCI Insight (2020) 5:e137017) eine Methode zur Generierung von „Pseudo-Inseln“. Hierbei werden isolierte, humane Inselzellen enzymatisch aus dem Zellverband gelöst, damit sie einzeln vorliegen. Durch anschließende Reaggregation entstehen Pseudoinseln. Diese sind mit nativen Inseln sowohl morphologisch als auch funktionell vergleichbar. Die genetische Modifikation der Zellen ist mit gängigen Methoden (z. B. adenoviral, CRISPR) effizienter zu bewerkstel-

ligen, wenn die Zellen einzeln vorliegen. Um diese Methode unter Beweis zu stellen, transduzierten Walker et al. Inselzellen mit DREADDs (designer receptors exclusively activated by designer drugs) und analysierten so die Rolle von Gi- und Gq-Protein gekoppelten Rezeptoren, die essenziell für die Signaltransduktion in der Hormonsekretion sind. Der sekundäre Botenstoff Gq-Protein gekoppelter Rezeptoren ist Calcium. Intrazelluläres Calcium wird daher oft zusätzlich zur Hormonsekretion gemessen – bisher in einem separaten Experiment. Durch Nutzung eines eigens entwickelten Mikrofluidiksystems und der Kotransduktion des Gq-gekoppelten DREADDs hM3Dq sowie dem Ca2+-Biosensor GcaMP6f konnte sowohl die Hormonsekretion von Insulin und Glucagon als auch simultan durch Konfokalmikroskopie intrazelluläres Calcium gemessen werden. In dieser einzigartigen Studie wurde so erstmals mithilfe humaner Inseln die Rolle von Gq-Protein gekoppelten Rezeptoren untersucht, die bei steigender Glucose-Kon-

zentration einen anhaltend stimulatorischen Effekt auf die Sekretion von Glucagon durch α-Zellen haben. Bei β-Zellen und damit der Sekretion von Insulin zeigte sich ein vorübergehender stimulatorischer Effekt bei geringer Glucose-Konzentration, mit steigender Glucose-Konzentration dann aber eine stabile Inhibition. Diese Effekte spiegelten sich auch im Ca2+-Signal wider. Y Was bisher nur durch getrennte Experimente, etwa einem ELISA zur Analyse der Hormonsekretion und Ca2+-imaging zur Überwachung intrazellulärer Vorgänge möglich war, ist mithilfe der neu entwickelten Plattform aus humanen Pseudoinseln und einem Mikrofluidiksystem nun auch simultan möglich. Das ist nicht nur effizienter, sondern ermöglicht auch die Erforsc