Назад
Считается, что молекулы микроРНК (миРНК) в островках поджелудочной железы играют важную роль в развитии диабета 2 типа, однако до сих пор ученые не могли с уверенностью определить, какие миРНК ассоциированы с этим заболеванием у людей.
Новое исследование, опубликованное 9 февраля в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, представляет собой крупнейшее на сегодняшний день исследование связанных с диабетом миРНК, обнаруженных в панкреатических островках человека - группах клеток в поджелудочной железе, которые выделяют инсулин и регулируют уровень глюкозы в крови.
Большинство предыдущих попыток комплексного анализа миРНК (которые регулируют включение и выключение генов) в панкреатических островках с помощью технологии секвенирования следующего поколения проводились в культуре или на моделях грызунов. Несколько исследований, проведенных с труднодоступными человеческими островками, были ограничены небольшим количеством образцов.
Авторы исследования имели доступ к исследовательской сети, которая предоставила почти 65 образцов панкреатических островков от трупов людей для данного исследования. Большой объем выборки позволил исследователям использовать крупномасштабное секвенирование следующего поколения для определения по меньшей мере 14 миРНК панкреатических островков, которые вовлечены в развитие диабета 2 типа у человека.
"Мы определили в самой большой на сегодняшний день когорте человеческих островков те миРНК, которые могут быть наиболее значимыми при диабете 2 типа", - сообщил соавтор исследования Правин Сетупати. "Мы [также] обнаружили, что некоторые из миРНК, связанных с диабетом у людей, не являются теми, которые были хорошо изучены за предыдущие два десятилетия изучения островков и диабета на моделях грызунов", - сказал он.
Впервые миРНК были обнаружены в клетках животных в 2001 году. Вскоре после этого, в 2004 году, одно из первых исследований, продемонстрировавших их важность для физиологии, было посвящено миРНК, регулирующей функцию панкреатических островков. С тех пор были опубликованы сотни исследований миРНК, имеющих потенциальное отношение к панкреатическим островкам, но лишь в немногих из них использовались образцы тканей человека, и ни одно из них не имело такого масштаба, как данное исследование. "Уже давно существует интерес к лучшему пониманию молекулярной среды поджелудочной железы, чтобы мы могли лучше понять, что именно нарушается у пациентов с диабетом, и в конечном итоге использовать эту информацию для разработки более эффективных терапевтических средств", - сказал Сетупати.
Относительно большой размер выборки помогает выявить степень различий в количестве миРНК в островках, или уровень экспрессии, в человеческой популяции. Исследователи также располагали генетической информацией обо всех пациентах, что помогло им определить несколько геномных локусов, лежащих в основе изменчивости экспрессии миРНК, хотя в конечном итоге для получения более полной картины потребуется много сотен образцов. Один из этих локусов был обнаружен в той же области генома, которая ассоциируется с характеристиками, связанными с диабетом 2 типа, что может свидетельствовать о новом механизме развития диабета 2 типа.
Некоторые из наиболее измененных миРНК в островках от людей с диабетом 2 типа соответствовали тем, которые были обнаружены в предыдущих исследованиях на грызунах, но были и некоторые заметные различия. "Они представляют собой интересные кандидаты для дальнейшего изучения в человеческих моделях панкреатических островков", - сказал Сетупати. По ЕГО словам, в будущем исследователям необходимо будет продолжать инвестировать в разработку и изучение человеческих моделей диабета 2 типа, таких как генетически модифицированные островки или органоиды.
Taylor, H.J., et al. Крупномасштабный генетический анализ микроРНК островков поджелудочной железы человека, ассоциированных с диабетом и сопутствующими признаками (аннотация).
Генетические исследования выявили ≥240 локусов, связанных с риском развития диабета 2 типа (T2D), однако большинство этих локусов находятся в некодирующих областях, что скрывает лежащие в их основе молекулярные механизмы. Недавние исследования экспрессии мРНК в панкреатических островках человека позволили получить важные сведения о молекулярных факторах, определяющих нормальную функцию островков и патофизиологию Т2Д. Однако аналогичные исследования экспрессии микроРНК (миРНК) остаются ограниченными.
В данном исследовании мы представляем данные 63 человек - крупнейший на сегодняшний день анализ экспрессии миРНК в островках человека, основанный на секвенировании. Мы охарактеризовали генетическую регуляцию экспрессии миРНК путем разложения экспрессии высоконаследуемых миРНК на цис- и транс-действующие генетические компоненты и картирования цис-действующих локусов, связанных с экспрессией миРНК [miRNA-expression quantitative trait loci (eQTLs)].
Мы обнаружили i) 84 наследуемые миРНК, регулируемые в основном транзиторными генетическими эффектами, и ii) 5 miRNA-eQTLs. Мы также использовали несколько различных стратегий для выявления миРНК, связанных с T2D. Во-первых, мы сопоставили miRNA-eQTLs с генетическими локусами, связанными с T2D и множественными гликемическими признаками, выявив одну miRNA, miR-1908, которая разделяет генетические сигналы для глюкозы крови и гликированного гемоглобина (HbA1c). Далее мы сопоставили области запуска миРНК и предсказанные сайты-мишени с достоверным набором SNP, ассоциированных с T2D и гликемическими признаками, и обнаружили 32 миРНК, у которых может быть изменено связывание и функция из-за нарушения областей запуска. Наконец, мы провели анализ дифференциальной экспрессии и выявили 14 миРНК, связанных со статусом T2D, включая miR-187-3p, miR-21-5p, miR-668 и miR-199b-5p, а также 4 миРНК, связанных с полигенной оценкой уровня HbA1c - miR-216a, miR-25, miR-30a-3p и miR-30a-5p.
