Untersucht wurden die Zellen (exemplarisch im Zebrafisch) mit Blick auf ihre Zellteilung, Funktion und den Zeitpunkt der Differenzierung. Mit ihrer Studie zeigen die Forscher vom Helmholtz Zentrum München, Partner im Deutschen Zentrum für Diabetesforschung (DZD), dass Betazellen von verschiedenen zeitlichen Abstammungen miteinander koexistieren. Dies führt zur Bildung dynamischer Subpopulationen, die sich hinsichtlich Proliferation und funktioneller Eigenschaften unterscheiden.
Dafür verwendeten die Wissenschaftler ein genetisches Barcoding* sowie eine mehrfarbige Bildgebung, die an Regenbogenfarben erinnert. Federführend bei der Entwicklung dieses Beta-bow genannten Systems war Dr. Nikolay Ninov. Er ist Forschungsgruppenleiter am Institut für die Erforschung Pankreatischer Inselzellen (IPI) des Helmholtz Zentrums München und am DFG-Forschungszentrum für Regenerative Therapien Dresden (CRTD), Exzellenzcluster an der TU Dresden.
In der Studie konnte auch zum ersten Mal gezeigt werden, zu welchem Zeitpunkt die Betazellen des Zebrafischs funktional sind. Durch dieses genetische Model werden neue Wege aufgezeigt, um zu untersuchen, wie Betazellen einen funktionalen Zustand erwerben.
Schneller funktionaler Reifeprozess
Das Bild zeigt Betazellen eines Zebrafisches. Das Beta-bow System ermöglicht die Kennzeichnung der Zellen durch die kombinatorische Expression fluoreszierender Proteine. Dadurch kann die Entwicklungsgeschichte der Betazellen von ihrer Entstehung an verfolgt werden. © CRTD / Ninov„Auch 20 Jahre nach Auftreten des Typ-1-Diabetes, können einige Betazellen in der Bauchspeicheldrüse überleben. Vermutlich unterscheiden sich diese Zellen von allen anderen Zellen, was ihnen ermöglicht, sich vor dem Immunsystem zu verstecken und so einer autoimmunen Zerstörung zu entkommen“, sagt Ninov. Mit der neuen Methode wollen er und seine Kollegen diese Eigenschaften nun genauer unter die Lupe nehmen und herausfinden, um welche Subpopulation es sich genau handelt.
„Als nächsten Schritt werden wir unser Modell und unsere Zellverfolgungsmethoden nutzen, um die Signale zu verstehen, welche die Betazellen anweisen, einen bestimmten Funktionszustand anzunehmen. Wir fanden heraus, dass dieser Prozess im Zebrafisch nur wenige Tage nach der Entstehung der Zellen benötigt. Es ist hingegen schwierig, funktionale Betazellen aus menschlichen Stammzellen im Reagenzglas zu bilden. Deshalb ist unsere Hypothese, dass die in vivo Umgebung in der Bauchspeicheldrüse des Zebrafisches starke Signale für einen schnellen funktionalen Reifeprozess bereitstellt. Nun werden wir diese Signale identifizieren, da dieses Wissen dazu beitragen kann, funktionale humane Betazellen für Transplantationszwecke in der Petrischale herzustellen“, erklärt Ninov.
Quelle: Helmholtz Zentrum München
Originalpublikation: Singh, SP. et al.; Different developmental histories of beta-cells generate functional and proliferative heterogeneity during islet growth; Nature Communications, 2017; DOI: 10.1038/s41467-017-00461-3
*Genetisches Barcoding ist eine taxonomische Methode zur Bestimmung von Arten oder Zelltypen anhand der DNA-Sequenz eines Markergens. Die Abfolge der Basenpaare wird dabei analog wie der Strichcode auf Lebensmittel-Verpackungen als Kennzeichen für eine bestimmte Entwicklung verwendet.
