責(zé)編丨迦溆

胰島β細(xì)胞在血糖調(diào)控與糖尿病發(fā)病中起著重要作用，其數(shù)量和功能直接和血糖紊亂程度密切相關(guān)。近年來，基于干細(xì)胞的胰島β細(xì)胞再生治療糖尿病是領(lǐng)域內(nèi)的重要研究方向。但是，通過誘導(dǎo)干細(xì)胞分化為β細(xì)胞的方法目前仍然不能產(chǎn)生功能完全成熟的β細(xì)胞，最主要的原因是研究者不清楚在體內(nèi)β細(xì)胞如何受其微環(huán)境包括血管，神經(jīng)元和其他內(nèi)分泌細(xì)胞等分泌的因子影響實(shí)現(xiàn)功能成熟。過去的研究方法，不論是基于免疫組化或是大規(guī)模測序的方法，得到的信息都局限于某幾個時(shí)間點(diǎn)，同時(shí)也缺乏在體空間信息，不能展示β細(xì)胞在天然胰島微環(huán)境中發(fā)育和獲得功能的時(shí)空圖譜，也限制了其在體功能成熟的機(jī)制研究。

近日，北京大學(xué)分子醫(yī)學(xué)研究所陳良怡/劉彥梅課題組在eLife雜志發(fā)表題為In Vivo Imaging of β-cell Function Reveals Glucose-mediated Heterogeneity of β-cell Functional Development的研究論文, 首次實(shí)現(xiàn)活體動物體內(nèi)胰島β細(xì)胞功能的實(shí)時(shí)成像，揭示胰島通過血管化協(xié)調(diào)傳遞適宜濃度的葡萄糖至β細(xì)胞，進(jìn)而激活calcineurin/NFAT信號通路，最終介導(dǎo)胰島從外殼到核心依次發(fā)生的兩波β細(xì)胞的功能獲得。由于工作在領(lǐng)域內(nèi)的獨(dú)創(chuàng)性和重要性，Nature Reviews Endocrinology雜志還給予上述工作亮點(diǎn)介紹，認(rèn)為此工作是技術(shù)上的進(jìn)步推動科學(xué)上重要發(fā)現(xiàn)的典型例證。

2015年，陳良怡課題組研發(fā)了基于新成像原理的超快雙光子掃描光片顯微鏡（2P3A-DSLM，two-photon, three-axis, digital scanning light-sheet microscope；Cell Res. 2015, doi: 10.1038/cr.2014.124）【1】，成像質(zhì)量顯著優(yōu)于單光子光片顯微鏡或雙光子點(diǎn)掃描顯微鏡，在領(lǐng)域內(nèi)引起高度反響，多次被邀請?jiān)谌鐕H激光及光電子大會以及國際光片顯微鏡大會上做特邀報(bào)告，這種全新的光片顯微鏡模式也被發(fā)表在Nature Methods上光片顯微鏡權(quán)威綜述所認(rèn)同（Nature Methods, 2017, doi: 10.1038/nmeth.4224）【2】。

2019年，利用自主創(chuàng)建的、每個β細(xì)胞都被紅色熒光鈣指示劑Rcamp1.07標(biāo)記的轉(zhuǎn)基因斑馬魚，陳良怡/劉彥梅課題組首次在2P3A-DSLM顯微鏡下實(shí)現(xiàn)活體觀察每個β細(xì)胞在葡萄糖刺激下的鈣反應(yīng)，并發(fā)現(xiàn)β細(xì)胞功能成熟的從外到內(nèi)的過程是由葡萄糖所控制。胰島微循環(huán)精細(xì)控制遞送到每個β細(xì)胞的局部葡萄糖濃度，而該濃度隨著發(fā)育過程逐漸增加，并通過激活calcineurin/NFAT（nuclear factor of activated T cells ）信號通路，精細(xì)地調(diào)控胚胎β細(xì)胞功能獲得以及增強(qiáng)的過程。

進(jìn)一步，他們發(fā)現(xiàn)calcineurin/NFAT通路也可以促進(jìn)初生小鼠的胰島離體成熟過程，證明此機(jī)制不僅僅適用于斑馬魚，也是哺乳動物中以往被忽略的、促使β細(xì)胞功能成熟的關(guān)鍵因子。文章在eLife雜志上線兩周后，2月19日Nature Reviews Endocrinology雜志發(fā)表題為Imaging β-cell function in vivo的權(quán)威評論，認(rèn)為“這個工作首次實(shí)現(xiàn)在動物活體可視化單個胰島beta細(xì)胞的功能，同時(shí)揭示了重要的功能成熟過程?！?/span>

據(jù)悉，eLife雜志近日將以題為Watching β-cells mature 的文摘（digest）形式特別展示這個工作，認(rèn)為“這個斑馬魚的工作可以幫助研究者找到在體外制備、來源人多能干細(xì)胞的β細(xì)胞的更好方法，助力于糖尿病病人的再生醫(yī)學(xué)治療。”

總的來說，這種結(jié)合轉(zhuǎn)基因斑馬魚和三維在體高分辨率顯微成像的平臺，未來將可能會也可用于研究胰島生物學(xué)中包括轉(zhuǎn)分化、去分化和糖尿病發(fā)病過程中的在體再生等重要過程及其機(jī)制。

據(jù)悉，北京大學(xué)分子醫(yī)學(xué)研究所博士生趙佳為論文第一作者，陳良怡研究員、劉彥梅副研究員(現(xiàn)為華南師范大學(xué)腦科學(xué)與康復(fù)醫(yī)學(xué)研究院研究員)為論文共通訊作者。

原文鏈接：

https:///articles/41540

Nature Reviews Endocrinology評論：

https://www./articles/s41574-019-0181-y

參考文獻(xiàn)：

1、Zong, W., Zhao, J., Chen, X., Lin, Y., Ren, H., Zhang, Y., ... & Chen, L. (2015). Large-field high-resolution two-photon digital scanned light-sheet microscopy. Cell research, 25(2), 254.

2、Power, R. M., & Huisken, J. (2017). A guide to light-sheet fluorescence microscopy for multiscale imaging. Nature methods, 14(4), 360.

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