Proendokrine Gene koordinieren das Differenzierungsprogramm der Pankreasinseln in vitro

Im sich entwickelnden Pankreas bestimmt das basische Helix-Schleifen-Helix (bHLH) Protein Neurogenin3 (Ngn3), welche Vorläuferzellen letztendlich zu endokrinen Zellen werden, und initiiert das Differenzierungsprogramm der Inseln. NeuroD1, ein eng verwandtes bHLH-Protein und ein nachgelagerter Zielbaustein von Ngn3, hält das von Ngn3 initiierte Differenzierungsprogramm aufrecht. Wir haben ein in vitro-Modell der Ngn3-abhängigen Differenzierung entwickelt, indem wir Pankreasgangzelllinien mit einem Ngn3-exprimierenden Adenovirus infiziert haben. Wir fanden heraus, dass sowohl Ngn3 als auch sein nachgelagerter Zielbaustein NeuroD1 das Differenzierungsprogramm der Inseln in diesen Zellen aktivierten, indem sie die Expression von Genen mit frühen Rollen in der Differenzierungskaskade sowie von Genen, die für vollständig differenzierte Inselzellen charakteristisch sind, induzierten. Die Induktion dieser Gene, wie am Insulin1-Gen veranschaulicht, umfasste eine Veränderung der lokalen Chromatinstruktur. Interessanterweise überlappten sich die Genuntergruppen, die von Ngn3 und NeuroD1 aktiviert wurden, nicht vollständig, was darauf hinweist, dass diese beiden bHLH-Proteine spezifische Funktionen in der Entwicklung des endokrinen Pankreas erfüllen. Darüber hinaus identifizierte die Mikromatrix-Genexpressionsanalyse eine zuvor nicht charakterisierte Gruppe von Ngn3-induzierten Genen mit potenziell wichtigen Rollen in der Entwicklung und Funktion der Inseln. Diese Studien demonstrieren, wie Ngn3 die Differenzierung der Inseln einleitet, und bieten uns ein Modell zur Prüfung von Methoden zur Herstellung von Inselzellen für Menschen mit Diabetes.