胃由来のヒトインスリン分泌オルガノイドがグルコースホメオスタシスを回復させる

2023年4月28日 17:44

テクニカルレポート
発行：2023年4月27日
胃由来のヒトインスリン分泌オルガノイドがグルコースホメオスタシスを回復させる

https://www.nature.com/articles/s41556-023-01130-y

シャオフェン・ホアン
Wei Gu、
...
周喬
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ネイチャー・セル・バイオロジー (2023)この記事を引用する
20 Altmetric（アルトメトリック
メトリックス詳細
アブストラクト
腸管幹細胞は生検で入手可能であり、培養で強固に増殖するため、自己細胞療法の貴重な資源となる。インスリン産生細胞はマウスの腸で誘導できるが、糖尿病の細胞治療としての可能性を評価するために、ヒトの腸組織から豊富で耐久性のあるインスリン分泌細胞を作成することは不可能であった。本論文では、培養ヒト胃幹細胞を、分子的特徴や機能においてβ細胞に類似した胃インスリン分泌（GINS）細胞を含む膵島様オルガノイドに分化させるプロトコルを記述する。誘導因子NGN3とPDX1-MAFAの連続的な活性化により、ヒト胃幹細胞は、SOX4高次の内分泌系とGalanin高次のGINS前駆体を含む独特の分化経路を経て、70%近い効率でβ細胞アイデンティティを獲得する。GINSオルガノイドは、移植後10日でグルコース刺激によるインスリン分泌を獲得し、糖尿病マウスにおいて100日以上にわたってグルコースホメオスタシスを回復させたことから、糖尿病治療の有望なアプローチとして概念実証された。
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データの有無
本研究の結果を裏付けるシーケンスデータは、GEOにアクセッションコードGSE205766で寄託されています。本研究で再解析した既発表のヒト膵島scRNA-seqデータ（ドナー1、2、3、4、9）（文献30）は、アクセッションコードGSE114297（文献30）のもとで入手できます。ソースデータは本論文に添付されています。本研究の結果を裏付ける他のすべてのデータは、合理的な要求があれば対応する著者から入手可能である。
コード利用可能性
データ解析のコードは、https://github.com/stevehxf/GINS_NCB2023 で公開されています。
参考文献
Gehart、H. & Clevers、H. Tales from the crypt: New insights into intestinal stem cells. Nat. Rev. Gastroenterol. Hepatol. 16, 19-34 (2019).
記事 PubMed Google Scholar
Wells, J. M. & Spence, J. R. How to make an intestine. 開発 141, 752-760 (2014).
記事CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Santos, A. J. M., Lo, Y. H., Mah, A. T. & Kuo, C. J. The intestinal stem cell niche: homeostasis and adaptations. Trends Cell Biol. 28, 1062-1078 (2018).
記事CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Sugimoto, S. et al. 短腸症候群を治療するためのオルガノイドを用いた臓器再利用アプローチ. Nature 592, 99-104 (2021).
CAS PubMed Google Scholar
Nikolaev, M. et al. 足場誘導型オルガノイド形態形成によるホメオスタティックミニ腸。Nature 585, 574-578 (2020).
記事 PubMed Google Scholar
Meran, L. et al. Engineering transplantable jejunal mucosal grafts using patient-derived organoids from children with intestinal failure. Nat. Med. 26, 1593-1601 (2020).
記事CAS PubMed Google Scholar
Egozi, A. et al. Insulin is expressed by enteroendocrine cells during human fetal development. Nat. Med. 27, 2104-2107 (2021).
記事CAS PubMed Google Scholar
Talchai, C., Xuan, S., Kitamura, T., DePinho, R. A. & Accili, D. Foxo1切除による腸内の機能的インスリン産生細胞の作製. Nat. Genet. 44, 406-412, S401 (2012).
論文CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Wang, X. et al. グランドステート腸管幹細胞のクローニングとバリエーション。Nature 522, 173-178 (2015).
記事CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Ariyachet, C. et al. Reprogrammed stomach tissue as a renewable source of functional beta cells for blood glucose regulation. Cell Stem Cell 18, 410-421 (2016).
記事CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Chen, Y. J. et al. De novo formation of insulin-producing 'neo-beta cell islets' from intestinal crypts. Cell Rep. 6, 1046-1058 (2014).
記事CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Bouchi, R. et al. FOXO1阻害により、ヒト腸管オルガノイド培養物において機能的なインスリン産生細胞が得られる。Nat. Commun. 5, 4242 (2014).
記事CAS PubMed Google Scholar
Warshauer, J. T., Bluestone, J. A. & Anderson, M. S. 1型糖尿病治療の新展開。セル・メタブ. 31, 46-61 (2020).
記事CAS PubMed Google Scholar
Zhou, Q. & Melton, D. A. Pancreas regeneration. Nature 557, 351-358 (2018).
記事CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Brusko, T. M., Russ, H. A. & Stabler, C. L. Strategies for durable beta cell replacement in type 1 diabetes. Science 373, 516-522 (2021).
記事CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Ramzy, A. et al. 移植した多能性幹細胞由来の膵臓内胚葉細胞は、1型糖尿病患者においてグルコース応答性C-ペプチドを分泌する。Cell Stem Cell 28, 2047-2061 e2045 (2021).
記事CAS PubMed Google Scholar
Sneddon, J. B. et al. Stem cell therapies for treating diabetes: progress and remaining challenges. Cell Stem Cell 22, 810-823 (2018).
記事CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Millman, J. R. & Pagliuca, F. W. Autologous pluripotent stem cell-derived beta-like cells for diabetes cellular therapy. Diabetes 66, 1111-1120 (2017).
記事CAS PubMed Google Scholar
Barker, N. et al. Lgr5+ve 幹細胞は胃の自己複製を促進し、in vitro で長寿命の胃ユニットを構築する. Cell Stem Cell 6, 25-36 (2010).
記事CAS PubMed Google Scholar
Barker, N. et al. マーカー遺伝子Lgr5による小腸・大腸の幹細胞の同定. Nature 449, 1003-1007 (2007).
論文CAS PubMed Google Scholar
Sato, T. et al. Single Lgr5 stem cells build crypt-villus structures in vitro without the mesenchymal niche. Nature 459, 262-265 (2009).
論文CAS PubMed Google Scholar
Sato, T. et al. ヒト大腸、腺腫、腺癌およびバレット上皮からの上皮オルガノイドの長期拡張。Gastroenterology 141, 1762-1772 (2011).
論文CAS PubMed Google Scholar
Zhou, Q., Brown, J., Kanarek, A., Rajagopal, J. & Melton, D. A. In vivo reprogramming of adult pancreatic exocrine cells to beta-cell. Nature 455, 627-632 (2008).
論文CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Hickey, R. D. et al.マウス胆嚢からの直接生体外再プログラミングによる島様細胞の作製。Stem Cell Res. 11, 503-515 (2013).
記事CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Li, W. et al. アシナ細胞の系統変換により生成された誘導膵臓β細胞の長期持続と発達. Nat. Biotechnol. 32, 1223-1230 (2014).
記事CAS PubMed Google Scholar
Lee, J. et al. Expansion and conversion of human pancreatic ductal cells into insulin-secreting endocrine cell. eLife 2, e00940 (2013).
記事 PubMed PubMed Central Google Scholar
Furuyama, K. et al. グルコースを感知するインスリン分泌型ヒトα細胞によるマウスの糖尿病緩和. Nature 567, 43-48 (2019).
記事CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Johansson, K. A. et al. 膵臓前駆細胞におけるニューロジェニン3活性の時間的制御は、異なる内分泌細胞タイプの生成のためのコンピテンスウィンドウを明らかにする。Dev. Cell 12, 457-465 (2007).
記事 CAS PubMed Google Scholar
Duckworth, W. C., Bennett, R. G. & Hamel, F. G. Insulin degradation: progress and potential. Endocr. Rev. 19, 608-624 (1998).
CAS PubMed Google Scholar
Xin, Y. et al. Pseudotime ordering of single human beta-cells reveals states of insulin production and unfolded protein response. Diabetes 67, 1783-1794 (2018).
記事CAS PubMed Google Scholar
Pullen, T. J. et al. 膵島で選択的に阻害される遺伝子の同定。Islets 2, 89-95 (2010).
記事 PubMed Google Scholar
Muraro, M. J. et al. A single-cell transcriptome atlas of human pancreas. Cell Syst. 3, 385-394 e383 (2016).
記事CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Busslinger, G. A. et al. ヒトの食道、胃、十二指腸の消化管上皮を1細胞単位で解像した。Cell Rep. 34, 108819 (2021).
記事CAS PubMed Google Scholar
Saunders, D. C. et al. Ectonucleoside triphosphate diphosphohydrolase-3 antibody targets adult human pancreatic beta cells for in vitro and in vivo analysis. Cell Metab. 29, 745-754 e744 (2019).
記事CAS PubMed Google Scholar
Lemaire, K. et al. インスリンの結晶化は亜鉛トランスポーターZnT8の発現に依存するが、マウスの正常なグルコースホメオスタシスに必要ではない。Proc. Natl Acad. Sci. USA 106, 14872-14877 (2009).
記事CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Flannick, J. et al. SLC30A8の機能喪失型変異は2型糖尿病を予防する。Nat. Genet. 46, 357-363 (2014).
記事CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Dwivedi, O. P. et al. ZnT8 機能の喪失は、インスリン分泌の亢進により糖尿病を予防する。Nat. Genet. 51, 1596-1606 (2019).
記事CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
van der Flier, L. G. & Clevers, H. Stem cells, self-renewal, and differentiation in the intestinal epithelium. Annu Rev. Physiol. 71, 241-260 (2009).
記事 PubMed Google Scholar
Yan, K. S. et al. Lgr5+腸管幹細胞の自己再生におけるWntリガンドとRスポンジンリガンドの非等価性. Nature 545, 238-242 (2017).
記事CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Melton, D. 幹細胞由来膵島置換療法の有望性。Diabetologia 64, 1030-1036 (2021).
論文 PubMed PubMed Central Google Scholar
Yoshihara, E. et al. Immune-evasive human islet-like organoids ameliorate diabetes. Nature 586, 606-611 (2020).
論文CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Deuse, T. et al. 人工多能性幹細胞の低免疫原性誘導体は、完全免疫不全の同種レシピエントにおいて免疫拒絶を回避する。Nat. Biotechnol. 37, 252-258 (2019).
記事CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Parent, A. V. et al. ヒト白血球抗原の選択的欠失は、幹細胞由来の膵島を免疫拒絶反応から守る。Cell Rep. 36, 109538 (2021).
記事CAS PubMed Google Scholar
膵島ホルモン分泌を形成するインプットを統合する。Nat. Metab. 1, 1189-1201 (2019).
記事CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Gu, W., Colarusso, J. L., Dame, M. K., Spence, J. R. & Zhou, Q. Rapid establishment of human colonic organoid knockout line. STAR Protoc. 3, 101308 (2022).
記事CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Huang, X & Zhou, Q. Genation of gastric insulin-secreting organoids from human stomach sample. Protocol Exchange https://doi.org/10.21203/rs.3.pex-2147/v1 (2023).
SATB2は大腸幹細胞のアイデンティティを維持し、エンハンサーリモデリングを介して回腸-大腸転換を媒介する。Cell Stem Cell https://doi.org/10.1016/j.stem.2021.09.004 (2021).
論文 PubMed PubMed Central Google Scholar
Butler、A.、Hoffman、P.、Smibert、P.、Papalexi、E.、Satija、R. 異なる条件、技術、種にわたる単一細胞トランスクリプトームデータを統合する。Nat. Biotechnol. 36, 411-420 (2018).
記事CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
McGinnis, C. S., Murrow, L. M. & Gartner, Z. J. DoubletFinder: シングルセルRNAシーケンスデータにおける人工最近傍を利用したダブレット検出. Cell Syst. 8, 329-337 e324 (2019).
記事CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Young, M. D. & Behjati, S. SoupXは、液滴ベースのシングルセルRNAシーケンスデータから周囲のRNA汚染を除去する。Gigascience https://doi.org/10.1093/gigascience/giaa151 (2020).
Trapnell, C. et al. 細胞運命決定のダイナミクスと制御因子は、単一細胞の疑似時間的順序付けによって明らかになる。Nat. Biotechnol. 32, 381-386 (2014).
記事CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Qiu, X. et al. CensusによるシングルセルmRNAの定量と差分解析。Nat. Methods 14, 309-315 (2017).
記事CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Qiu, X. et al. Reversed graph embedding resolves complex single-cell trajectories. Nat. Methods 14, 979-982 (2017).
記事CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
La Manno, G. et al. RNA velocity of single cells. Nature 560, 494-498 (2018).
記事 PubMed PubMed Central Google Scholar
Aibar, S. et al. SCENIC: Single-cell regulatory network inference and clustering. Nat. Methods 14, 1083-1086 (2017).
記事CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Yu, G., Wang, L. G., Han, Y. & He, Q. Y. clusterProfiler: an R package for comparing biological themes among gene clusters. omics 16, 284-287 (2012).
論文CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Wu, T. et al. clusterProfiler 4.0: a universal enrichment tool for interpreting omics data. Innovation 2, 100141 (2021).
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Nair, G. G. et al. Recapitulating endocrine cell clustering in culture promotes maturation of human stem-cell-derived beta cell. Nat. Cell Biol. 21, 263-274 (2019).
記事CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Pagliuca, F. W. et al. Generation of functional human pancreatic beta cells in vitro. Cell 159, 428-439 (2014).
記事CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
リファレンスのダウンロード
謝辞
RS2細胞株についてはボストン小児病院のX. He、scRNA-seqデータの初期処理およびバイオインフォマティックアドバイスについてはS. HoughtonおよびD. Redmond、フローサイトメトリについてはStarr Foundation Tri-Institutional Stem Cell Derivation Laboratory (R. Lis and T. Lu) およびWCM Flow Cytometry Core Facility (J. McCormick and T. Baumgartner) に感謝する。C. Martinの論文査読に感謝する。透過型電子顕微鏡についてはWCM CLC Microscopy & Image Analysis Core (L. Cohen-Gould and J. Pablo Jimenez)、10x Genomicsと次世代シーケンサーについてはWCM Genomics Resources Core Facility (J. Xiang, X. Wang and D. Xu)に感謝します。A. Chi Nok ChongとS. ChenにはダイナミックGSISを手伝ってもらい、The National Disease Research InterchangeとInternational Institute for the Advancement of Medicineには一部のヒトサンプルを提供してもらい、Prodo labにはヒト島を提供してもらったことに感謝します。この研究は、NIDDKからの賞（R01 DK106253、R01 DK13332、R01 DK125817、UC4DK116280をQ.Z.に、P30 DK034854をD.T.B.)によって支援されている。
著者情報
著者ノート
朱建
現在の住所南京医科大学南京第一病院内分泌科、南京、中国
著者と所属
米国ニューヨーク州ニューヨーク市ワイルコーネル医学部医学科再生医療部門およびハートマン治療的臓器再生研究所
Xiaofeng Huang, Wei Gu, Jiaoyue Zhang, Ying Lan, Jonathan L. Colarusso, Sanlan Li, Christoph Pertl, Jiaqi Lu, Hyunkee Kim, Jian Zhu & Qiao Zhou
ボストン小児病院内分泌科、ハーバード大学医学部小児科（米国マサチューセッツ州ボストン）。
デビッド・T・ブロー
ハーバード幹細胞研究所（米国・マサチューセッツ州ケンブリッジ
デビッド・T・ブロー
カナダ、ケベック州、ケベックシティ、ラヴァル大学医学部、微生物学・感染症学・免疫学教室
ジャン・セヴィニー
カナダ、ケベック州、ケベックシティ、ラヴァル大学CHU研究センター
ジャン・セヴィニー
貢献度
X.H.とQ.Z.はすべての実験を設計し、データを解釈し、論文を執筆した。X.H.はすべての実験とscRNA-seqデータ解析を行った。W.G.は、すべての動物手術に参加した。J. ZhangとY.L.は、胃のサンプル処理、胃の幹細胞の分離、細胞株の樹立に携わりました。J.L.C.は動物実験からデータを収集した。S.L.は、GINSオルガノイドの機能性についての独立した検証を行った。W.G., J. Zhang, C.P., J.L., H.K. and J. Zhuは予備実験の実施に貢献した。D.T.B.は、ヒト胃のサンプルの一部を提供した。J.S.はENTPD3（NTPDase3）に対する抗体を作製した。
コレスポンディングオーサー
周喬に対応する。
倫理的宣言
競合する利益
著者は、競合する利害関係を宣言していない。
査読
ピアレビュー情報
Nature Cell Biologyは、吉原英治氏および他の匿名査読者に感謝します。査読者の報告書はこちらです。
追加情報
出版社からのコメント Springer Natureは、出版された地図や機関所属の管轄権の主張に関して中立を保っています。
拡張データ
Extended Data 図1 培養ヒト胃幹細胞からインスリン発現細胞を誘導するための条件の最適化。
a, 上：3つの異なるドナーからの胃サンプル、中：胃サンプル由来の初代hGSCコロニー、下：SOX9とKI67を染色した継代10hGSCコロニーの免疫蛍光。 c, hGSCsでポリシストロン誘導性構築物を用いてNgn3、Pdx1、Mafaを共発現すると低いレベルのインスリン発現が得られた（n=3 biological independent samples）。Ubc: ユビキチンプロモーター d, Ngn3とPdx1- MafAの発現の相対的なタイミングを最適化するために、4-OH Tamoxifen（4-OH-TAM）でNgn3活性を誘導したNgn3ER融合タンパク質を発現した。ポリシストロンPDX1とMAFAの共発現はrtTA-TetOによって制御され、培養液にDoxycyclineを添加することで活性化された。転写因子NGN3とPDX1-MAFAの連続活性化により、より高いINS発現が達成された。 n=3独立実験。 e, インスリン誘導におけるPDX1-MAFAと他の転写因子の組み合わせの比較。2日間のNgn3ER誘導（4-OH-TAMによる）が他のTFに先行し、あるいは代替的に、共発現カセットを使用した。c, d, e, データは平均値±s.d.で表示される。
出典データ
Extended Data 図2 GINSオルガノイド分化のための化学的に定義された無血清培地の調合。
a, サプリメントスクリーンの実験デザイン。Ngn3ER：NGN3活性が4-OH-TAMで誘導される融合遺伝子。PDX1とMAFAの共発現はrtTA-TetOによって制御され、培養液にDoxycyclineを添加することで活性化された。Ngn3は0日目から2日目まで活性化させた。培養液は、単一のサプリメントとDoxycyclineの添加により、2日目に基礎無血清培地（advanced DMEM/F12, 10 mM HEPES, 1X GlutaMAX, 1X B-27, 1X N-2, and 500 μM N-Acetyl-L-Cysteine）に切り替えられた。 b, スクリーニングしたサプリメントのリストとそれらが標的としたパスウェイを示す。上下の矢印は、それぞれアゴニストまたはアンタゴニストを示す。 c, サプリメントなしのコントロールと比較した、分化後7日目のINS mRNAの相対的発現。N=3（処理）または5（コントロール）の独立したサンプル。ニコチンアミドおよびY-27632処理により、INSは有意に上昇した。 d, 細胞の自発的なクラスター形成は、分化後7日目にmCherryライブイメージングにより評価した。選択した条件を示した。A8301処理は、新生GINS細胞に対して最も観察可能なクラスタリング効果を有していた。e,分化後7日目に測定したβ細胞マーカーの相対発現を、サプリメント無添加のコントロールと比較した。c, e, データは平均値±s.d.で表示。一元配置分散分析（c）または二元配置分散分析（e）、Holm-Sidakの多重比較テスト。
出典データ
Extended Data 図3 複数のドナーに由来するGINSオルガノイドの分子的および機能的特性。
a, GINSオルガノイド形成の主要段階における細胞の模式図と代表画像。Ngn3ER-hGSCs：Ngn3とエストロゲン受容体（ER）の融合遺伝子（Ngn3ER）を組み込んだヒト胃幹細胞、4-OH-TAM：4-OHタモキシフェン、レンチCMV-PM：ポリシストロンPdx1-Mafa共発現カセットのレンチウイルス組み込み。b, 3つの異なるドナーに由来するGINSオルガノイドの代表的な免疫蛍光染色、およびGINS細胞におけるINSとCPPTの共局在。 a, b, 独立して3回繰り返し、同様の結果。 c, CPPT+モノホルモン細胞を評価するために、GCG、SSTおよびGHRL抗体のカクテルは、21日目のGINSオルガノイドでCPPTと共に染色された。右のパネルはCPPT（赤）およびGCG、GHRL、SSTの組み合わせ（緑）の免疫蛍光染色を示す。左のパネルはモノホルモンCPPT+細胞の定量化を示す（ドナー#6由来のn = 10オルガノイド）。 d, 4人の異なるドナー由来の18日目のGINSオルガノイドにおけるINS、GCG、SST、GHRLなどの内分泌ホルモン遺伝子の相対発現とヒト島との対比。n = 4 (ドナー#6)または3 (ドナー#7、#9、#10、または膵島ドナー) 各ドナーの別バッチのサンプル。 e, 異なるドナー由来のGINSオルガノイドにおける主要β細胞マーカーの相対発現をヒト膵島と比較した。 n = 4 (ドナー#6)または3 (ドナー#7、#9、#10または膵島ドナー) 各ドナーの別バッチサンプルの。f、異なる時点におけるGINSオルガノイドのグルコース刺激インスリン分泌（分化の各バッチについて、ドナー#6からのn＝3つの独立したサンプル）またはドナー#9（n＝3つの独立したサンプル、18日目）。 g、10nMグリベンクラミド（Glib）付きまたはなしの指示濃度グルコースでインキュベートしたドナー#6からの18日目のGINSオルガノイドのインスリン分泌または 0. 5mMのジアゾキシド（Dzx）と共にインキュベートした（n = 4独立サンプル）。c-g、データは平均±s.d.として示され、異なる時点については一元配置分散分析（d、e、g）またはホルム-シダックの多重比較検定による反復測定二元配置分散分析（f）またはドナー#9についての片側ペアt検定（f）。
出典データ
Extended Data 図4 scRNA-seqによるGINSオルガノイド細胞の特徴づけ。
a, 上段のUMAP、hGSC培養物（青、n = 1、ドナー#6）またはGINSオルガノイド（赤、n = 1、ドナー#6）から採取した細胞。中段のUMAP、hGSC培養物は、hGSCから自然に分化した幹細胞（stem）と粘液分泌細胞（mucus）の双方を含む。GINSオルガノイドには、4種類の内分泌細胞タイプが含まれていた。細胞は細胞種によって色分けされている。下部UMAP、細胞種特異的マーカーの相対発現。b、内分泌細胞種特異的マーカーの相対発現。c, β細胞の機能、アイデンティティ、代謝、エキソサイトーシスの主要遺伝子の発現プロファイルにおけるGINS β様細胞（n = 2独立したオルガノイドのバッチ、1つの代表バッチを示す、ドナー#6）と膵島β細胞（n = 4独立ドナー、すべてのサンプルを統合した）の比較. MODY： d, 表示された細胞種（n = 1、ドナー#6）における禁止遺伝子の相対発現。 e, 表示された細胞種（n = 1、ドナー#6）における増殖マーカーの発現レベルを示すバイオリンプロット。
Extended Data Fig. 5 ヒト肛門と胃体部由来のGINSオルガノイドのscRNA-seq比較。
a, ヒト胃の図。 b, 肛門GINSオルガノイド（ドナー#6）のCPPTおよびMAFAを染色した免疫蛍光法。c, β細胞マーカー遺伝子の発現におけるコーパスとアンタルGINSオルガノイド（いずれもドナー#6由来）の比較(n=3独立実験)。データは平均値±s.d.で示され、GINSと膵島を比較するDunnett多重比較検定付き一元配置ANOVA。 d, 統合コーパスおよびアンタルGINSオルガノイドのt分布確率的隣接埋め込み（t-SNE）プロット。細胞は細胞タイプによって色分けされている。G-like： G-like：ガストリンを発現するG-like細胞（GAST）。e, β細胞の機能とアイデンティティに関わる重要な遺伝子の発現プロファイルを肛門GINSβ様細胞とコーパスGINSβ様細胞で比較したもの。赤は肛門GINSβ様細胞、青は体部GINSβ様細胞。 f, 異なる時点（分化後日数）または異なるバッチの肛門GINSオルガノイドのグルコース刺激インスリン分泌。GSISの時間コースに対してn=4独立グループのGINSオルガノイド。二元配置反復測定ANOVAとHolm-Sidakの多重比較検定。
出典データ
Extended Data Fig. 6 GINSオルガノイドは完全に成熟していない。
a, GINSβ様細胞（n = 2独立したオルガノイドのバッチ、代表的な1バッチを示す、ドナー#6）と図3aで同定した膵島β細胞（n = 4独立したドナー、全サンプルを統合）の遺伝子発現を比較するボルケーノプロット。いずれかの細胞群に濃縮された差次発現遺伝子（DEG）の数をプロットで示す。DEGの閾値：adjusted-P < 0.01およびlog2 fold-change > 1。P値はWilcoxon Rank Sum検定で計算し、Bonferroni補正に基づいて調整した。 b, GINS β様細胞（青）または膵島β細胞（赤）に濃縮されたDEGのGene Ontology（GO）分析。P値は、超幾何学的分布とBenjamini-Hochberg調整により算出した。
出典データ
Extended Data Fig. 7 GINS移植片の表現型特性。
a, マーカータンパク質の免疫蛍光染色による定量化、n = 3つの独立した実験。GINS移植片におけるINSとCPPTの共発現を示す代表的な画像。 b, GINS移植片の電子顕微鏡画像。電子密度の高いコア顆粒が部分的に凝縮されていた。c, GINSオルガノイド、GINSグラフト、ヒト膵島におけるSLC30A8相対発現レベル。n=3独立したグループのGINSオルガノイド、異なるマウスからの独立したGINSグラフト、または異なるドナーからの独立したヒト膵島である。d, GINS細胞を移植したマウスの腎臓の画像（移植後0日目と110日目）。 e, mCherry標識したhGSCs（0.5 x 106）を腎被膜下に移植し、移植後0日目と80日目に蛍光顕微鏡で可視化。80日目にはCherry+細胞は見られなかった。f, 統合GINSオルガノイドと移植片のtSNE投影図。細胞は細胞種によって色分けされている。g, 選択したリボ核タンパク質の発現レベルを示すバイオリンプロット。 h, ヒト島β細胞と比較して培養GINSβ様細胞で上昇した経路の選択遺伝子の相対的発現。
出典データ
Extended Data 図8 GINSオルガノイドへのhGSC分化における動的な遺伝子およびシグナル伝達経路の活性化。
a, UMAPにおける細胞種特異的マーカーの相対的発現量。 b, GINSオルガノイド形成における擬似時間に沿った選択遺伝子の発現量。c、hGSCsからGINSオルガノイド細胞（n = 1、ドナー#6）および膵島β細胞（n = 1、ドナー#1）への擬似時間軌跡に沿った転写因子発現クラスターを示すヒートマップ。上部の密度プロットは、擬似時間に沿った細胞集団を示している。Stem: hGSCs; Endo 1: 内分泌前駆細胞1; Endo 2: 内分泌前駆細胞2; GINS pre: GINS前駆細胞。
Extended Data Fig. 9 GINSオルガノイドの発生経路の特徴。
a, 転写因子レギュロンの活性化の波を示すヒートマップ。主要な制御因子は、予測される標的遺伝子の番号で右側にラベル付けされている。Stem: hGSCs; Endo 1: endocrine progenitors 1; Endo 2: endocrine progenitors 2; GINS pre: GINS precursors. b, UMAP上に重ねた選択レギュロン活性。 c, UMAPにおけるRNA速度および疑似時間軌道解析によりGINSオルゴノイドにおけるGINS precursorsから内分泌細胞までの発生経路を示す。a、b、n = 1、ドナー#6。
補足情報
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補足図1-4.
報告書の概要
ピアレビューファイル
補足表
補足表1：胃の組織提供者の情報。補足表2： GINSオルガノイドの分化プロトコール。補足表3：qPCR用Taqmanアッセイリスト。補足表4：Cell type signature gene sets。
出典データ
ソースデータ図1
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Huang, X., Gu, W., Zhang, J. et al. 胃由来のヒトインスリン分泌オルガノイドがグルコースホメオスタシスを回復する。Nat Cell Biol (2023). https://doi.org/10.1038/s41556-023-01130-y
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2022年5月12日受理
2023年3月15日受理
2023年4月27日発行
DOIhttps://doi.org/10.1038/s41556-023-01130-y
対象者
成体幹細胞
リジェネレーション
ネイチャー・セル・バイオロジー（Nat Cell Biol） ISSN 1476-4679（オンライン） ISSN 1465-7392（プリント版）
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胃由来のヒトインスリン分泌オルガノイドがグルコースホメオスタシスを回復させる

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