«Энтероэндокринные клетки чрезвычайно сложно изучать, потому что у нас просто не так много клеток», – сказал соавтор-корреспондент д-р. Джозеф М. Хайзер, доцент кафедры вирусологии и микробиологии, член Центра метагеномики и микробиома Алкек и Комплексного онкологического центра Дэна Л. Дункана Медицинского колледжа Бейлора. "Они составляют менее 1 процента всех клеток кишечного эпителия."
«Чтобы обойти это ограничение, исследователи использовали линии раковых клеток», – сказал д-р.
Александра Л. Чанг-Грэм, соавтор статьи, студент программы подготовки медицинских ученых (M.D./ Ph.D.) в лаборатории Хайзер, пока она работала над этим проектом. "Однако, хотя модели, полученные из рака, повторяют некоторые способности энтероэндокринных клеток, неясно, насколько они действительно воспроизводят их."
‘Повышение громкости’
В поисках стратегии, которая позволила бы им изучить эти клетки, Хайзер и Чанг-Грэм в партнерстве с другими исследователями из Бейлора и Техасской детской больницы разработали стратегию, которая увеличила бы количество клеток.
Они работали с системой культуры эпителиальных клеток кишечника человека, называемой энтероидами, созданной в Dr. Лаборатория Мэри Эстес в Бэйлоре будет выращивать и изучать норовирус.
Эти многоклеточные культуры сделаны из взрослых кишечных стволовых клеток из тканей пациента, которые, естественно, содержат небольшое количество энтероэндокринных клеток.
Чтобы увеличить популяцию энтероэндокринных клеток, исследователи основывались на предыдущей работе, показывающей, что сверхэкспрессия фактора транскрипции нейрогенин-3 заставляет стволовые клетки в кишечнике превращаться в энтероэндокринные клетки.
«Мы генетически модифицировали кишечные энтероиды человека для экспрессии гена нейрогенина-3, индуцируемого доксициклином», – сказал Чанг-Грэм. "Доксициклин работал переключателем. При добавлении к культурам он включал выработку нейрогенина-3, что, в свою очередь, запускало экспрессию многих других генов и развитие эндокринных энтероидных клеток.
Эта стратегия привела к увеличению популяции эндокринных энтероидных клеток с одного до 40 процентов, в то время как количество других типов клеток эпителия осталось в основном неизменным."
Увеличенная популяция эндокринных энтероидных клеток реагировала на гормональные и вирусные стимулы так же, как и нативные эндокринные клетки в кишечнике; они секретировали серотонин и другие гормональные медиаторы и медиаторы, но теперь их уровень можно было легко определить.
Открывая двери для новых исследовательских возможностей
«Теперь мы можем генерировать больше эндокринных клеток, которые мы можем изучать под микроскопом и измерять их физиологические реакции», – сказал Чанг-Грэм.
«Мы разработали систему, которая позволяет нам изучать, как кишечник общается с остальной частью тела с помощью шепота сообщений», – сказал Хайзер. «Наша система« увеличила громкость »химического шепота, облегчая наши исследования воздействия кишечника на здоровье и болезни, а также тестирование вмешательств, направленных на улучшение здоровья человека. Например, мы можем использовать нашу систему для изучения того, как вирусные патогены, такие как ротавирус, регулируют ответы этих эндокринных популяций кишечника, и стратегии тестирования для модуляции этих ответов."
«Разработка этой модельной системы также позволит исследователям начать изучение сложных взаимодействий микробиома и диеты с функцией энтероэндокринных клеток.
Поскольку некоторые гормоны и эффекторные молекулы, выделяемые энтероэндокринными клетками, уже являются мишенями для лечения таких заболеваний, как диабет 2 типа и синдром раздраженного кишечника, мы ожидаем, что эта модель поможет в идентификации новых терапевтических средств для лечения этих и других заболеваний человека », – сказал он. соавтор-корреспондент д-р. Роберт Бриттон, профессор молекулярной вирусологии и микробиологии, член Центра метагеномики и микробиома Алкек и Комплексного онкологического центра Дэна Л. Дункана в Бейлоре.
«Этот проект был поучительным опытом», – сказал Чанг-Грэм. "Как единственный аспирант в проекте, у меня была возможность напрямую взаимодействовать с постдоками и главными исследователями и узнать, как работает совместная наука и как составить такую статью."
Этот проект был поддержан Национальными институтами здравоохранения (гранты F30 DK112563, U01 CA170930, R01 DK103759, U19 AI116497, R01 AI080656, R03 DK110270 и R01 DK115507), Baylor College of Medicine Seed Funding и Fonds de Recherche Sante Quebec. Этот проект также частично поддерживался грантом P30 DK056338 Национального института здравоохранения PHS для Центра болезней органов пищеварения Техасского медицинского центра.
Дополнительную финансовую поддержку Центру интегрированной микроскопии медицинского колледжа Бейлора оказали Национальные институты здравоохранения (DK56338, CA125123), CPRIT (RP150578, RP170719), Комплексный онкологический центр Дэна Л. Дункана и Центр им. Джона С. Консорциум химической геномики на побережье Мексиканского залива Данн.