Lineage tracing of pancreatic exocrine cell plasticity

Samenvatting

Cell lineage tracing of celafstammingstracering is nodig om ondubbelzinnig bewijs te kunnen leveren van de origine en het lot van cellen. Hierbij worden cellen blijvend gemerkt om hun nakomelingen te identificeren zowel tijdens de normale ontwikkeling als onder verschillende experimentele condities. Daarom zorgt celtracering voor een betere karakterisering van progenitor cellen. Het verbeteren van deze fundamentele kennis kan leiden tot nieuwe bronnen van vervangingsweefsels om degeneratieve ziekten zoals diabetes mellitus te genezen. De huidige behandelingen voor diabetes kunnen de complicaties op lange termijn niet voorkomen. Beta-cel therapie is veelbelovend, maar de toepassing ervan wordt momenteel beperkt door een tekort aan donoren. De beta-cel massa kan verhoogd worden onder verscheidene condities. De precieze herkomst van de nieuwgevormde beta-cellen is echter doorgaans onduidelijk. Een beter begrip van de beta-cel massa expansie en van de cellulaire plasticiteit in de pancreas is van belang aangezien dit kan leiden tot de ontwikkeling van verbeterde methoden om nieuwe beta-cellen aan te maken. In dit werk hebben we methoden voor het traceren van celafstamming ontwikkeld en toegepast om plasticiteit in de pancreas te bestuderen.
In het eerste deel van dit werk hebben we lineage tracering uitgevoerd in transgene Hnf1b-CreERT R26R reporter muizen om de reeds lang onopgeloste kwestie te beantwoorden of beta-cellen ontstaan uit duct cellen (in samenwerking met Prof. Dr. Jorge Ferrer uit Barcelona, Spanje). Hnf1b werd geïdentificeerd als een specifieke ductale merker zowel in de ontwikkelende als in de volwassen pancreas. We tonen aan dat Hnf1b positieve cellen van de vroege embryonale ducten precursoren zijn van acinaire, duct en endocriene cellen. Later in de embryonale ontwikkeling ontstaan uit de Hnf1b positieve cellen enkel duct en endocriene cellen, en niet de acinaire cellen. Bovendien tonen we aan dat het ductale epitheel geen significante bijdrage geeft aan acinaire of endocriene cellen tijdens de neonatale groei, postnatale ontwikkeling of tijdens beta-cel groei geïnduceerd door partiële ductligatie of door beta-cel specifieke ablatie met alloxaan gevolgd door behandeling met epidermale groeifactor/gastrine.
In het tweede deel hebben we ons gericht op acinaire celplasticiteit. De plasticiteit van knaagdier acinaire cellen zowel in vitro als in vivo is al grondig beschreven. Acinaire cellen vertegenwoordigen de grootste component van de pancreas. Daarom vormen zij een aantrekkelijk doel voor cel reprogrammering om nieuwe beta-cellen te genereren. Er is echter weinig gekend over de plasticiteit van humane acinaire cellen. In dit werk presenteren we de eerste studie waarin traceermethodes toegepast werden om het lot van acinaire cellen in cultuur te bestuderen. We demonstreren, zowel met genetische als niet-genetische lineage tracering, dat humane acinaire cellen spontaan transdifferentiëren naar duct cellen. Binnen een week tijd hadden vrijwel alle overlevende acinaire cellen een ductaal fenotype aangenomen.
Aangezien onze bevindingen op humane cellen en voorgaande knaagdierstudies significante plasticiteit van pancreatische exocriene acinaire cellen aantoonden, zou een efficiënte methode voor gentransfer in pancreatische acinaire cellen een handig hulpmiddel zijn om de onderliggende mechanismen verder te bestuderen via gain-of-function en loss-of-function studies en voor tracering. Vandaar dat verschillende transfectie/transductie methoden werden geëvalueerd voor hun efficiëntie in gentransfer in pancreas, zowel in vitro als in vivo. We tonen aan dat VSV-G gepseudotypeerde lentivirale vectoren de beste efficiëntie opleveren, gecombineerd met optimale celviabiliteit, voor in vitro gentransfer in exocriene pancreascellen. Toch bleek transductie van de knaagdierpancreas in vivo door intraparenchymale injectie van lentivirale vectoren inefficiënt te zijn. Daarom werd er een in vivo adenovirale transductiemethode voor knaagdierpancreas ontwikkeld die resulteerde in hoge transductie efficiënties.
In conclusie, onze bevindingen kunnen belangrijke gevolgen hebben voor het ontwikkelen van verbeterde therapeutische strategieën voor diabetes en pancreaskanker aangezien ze bijdragen tot een beter begrip van de plasticiteit in de pancreas. Daarenboven, de transductie -en traceermethoden die we ontwikkeld hebben in dit werk, zullen ongetwijfeld nuttig blijken te zijn in toekomstige studies van (humane) acinaire cel transdifferentiatie/ herprogrammering.

Datum prijs	19 sep. 2011
Originele taal	English
Prijsuitreikende instantie	Vrije Universiteit Brussel
Begeleider	Luc Bouwens (Promotor), Henry Heimberg (Co-promotor), Karin Vanderkerken (Jury), Pieter in 't Veld (Jury), Ivan Van Riet (Jury), Pedro Luis Herrera (Jury), André Herchuelz (Jury) & Frans Schuit (Jury)