4月9日，国际学术期刊EMBO Journal发表了中国科学院分子细胞科学卓越创新中心（生物化学与细胞生物学研究所）周斌研究组的研究成果，题为“Ductal or Ngn3+ cells do not contribute to adult pancreatic islet beta-cell neogenesis in homeostasis”。该研究利用双重组酶介导的遗传示踪策略和新构建的基因敲入小鼠模型，明确了成体小鼠胰腺在稳态情况及胰腺导管结扎损伤情况下，导管细胞及Ngn3+的非beta细胞并不会生成新的胰岛beta细胞，为深入理解胰腺beta细胞的再生机制提供了关键依据。
胰腺beta细胞可以分泌胰岛素，在调节体内血糖水平方面发挥关键作用，1型糖尿病和部分2型糖尿病的主要病因是胰腺中功能性beta细胞的缺乏。明确成年胰腺中beta细胞的潜在来源，对糖尿病的基础研究和临床治疗意义重大。此前研究提出beta细胞的补充途径主要包括已有beta细胞的自我复制和beta细胞新生（由祖细胞或非beta细胞贡献生成新的beta细胞）。在这其中，已有beta细胞的自我复制已经通过多种实验方法得到了证实。比如，Yuval Dor等人在2004年通过实验证明了这一途径，后续也有其他研究团队运用遗传工具或化学标记等手段得出了相同的结论。然而，涉及到Neurogenin 3（简称Ngn3）的胰腺祖细胞是否贡献成体beta细胞一直存在争议。
Ngn3作为内分泌分化的关键调控因子，被认为可能在beta细胞新生过程中发挥重要作用。一些研究发现在胰腺导管中存在表达Ngn3的祖细胞，它们能够在成体稳态情况下分化形成新的beta细胞。但后续的研究却出现了不同的声音。除了Ngn3细胞，针对胰腺导管是否存在内分泌祖细胞，不同研究团队也各执一词，相关证据相互矛盾，使得这一领域的研究陷入了困境。其中一个重要原因就是既往研究中使用的遗传谱系示踪技术存在缺陷，存在对已有beta细胞的非靶向标记问题，这可能会影响结论的准确性。
为解决这些问题，研究团队构建了新的基因敲入小鼠品系Ngn3-2A-CreER和Hnf1b-2A-CreER，它们能高效标记目标细胞且不影响内源性基因表达。研究发现，Ngn3-CreER和Ngn3-2A-CreER不仅标记导管细胞，还会标记胰岛中的多种内分泌细胞，包括beta细胞、delta细胞、alpha细胞和PP细胞等。这表明以往研究因“异位”标记已有内分泌细胞，导致谱系示踪数据解读困难。为了更加精准地追踪细胞的来源和分化路径，研究团队采用基于双重组酶的谱系示踪策略，结合Cre/loxP和Dre/rox系统，使用R26-TLR和NR1等报告小鼠品系，同时追踪不同细胞群体。结果显示，在成年小鼠体内稳态下，Ngn3+非beta细胞（这些细胞被认为可能是beta细胞的祖细胞）并不会生成新的beta细胞。即便在胰腺导管结扎损伤这种相对温和的胰腺损伤模型中，Ngn3+非beta细胞也不会促进新beta细胞的生成。不过，在白喉毒素介导的极端beta细胞缺失的情况下，Ngn3+非beta细胞能够转化为beta细胞，这为双遗传谱系示踪系统检测beta细胞新生提供了阳性技术对照。研究人员构建了Hnf1b-2A-CreER小鼠，可以非常高效地标记胰腺导管细胞。结合双遗传谱系示踪系统，对胰腺导管上皮细胞进行研究。结果显示，在成年胰腺维持稳态的过程中，胰腺导管上皮细胞并不会转化为beta细胞，进一步证实了成年胰腺在正常状态下，导管细胞并非beta细胞新生的来源。
该项研究利用双遗传谱系示踪策略，明确了成年胰腺在稳态下，导管细胞或Ngn3+细胞不会生成新的胰岛beta细胞，而在极端beta细胞缺失时，Ngn3+非beta细胞可转化为beta细胞。这一成果解决了长期以来关于Ngn3+祖细胞和胰腺导管细胞对成年胰腺beta细胞贡献的争议，为进一步研究beta细胞再生机制奠定了基础。同时，研究也指出了现有研究的局限性，如无法区分Ngn3+胰岛细胞和Ngn3+导管细胞作为极端损伤条件下新生成胰岛素表达细胞的具体来源。未来研究可聚焦于不同损伤或极端条件下，Ngn3+导管祖细胞生成beta细胞的能力，以及成年胰腺beta细胞再生的潜在机制，这将为糖尿病的细胞治疗提供新的思路和方向。
分子细胞卓越中心高级实验师黄秀珍、副研究员赵欢和博士研究生陈惠为该论文的共同第一作者，副研究员赵欢和研究员周斌为共同通讯作者。该研究得到南模生物，分子细胞卓越中心动物实验技术平台、细胞分析技术平台、分子生物学技术平台及中国科学院上海营养与健康研究所细胞分析技术平台等的大力支持。该工作得到中国科学院、基金委、科技部、上海市科委、新基石科学基金会等支持。
成体胰腺导管细胞及Ngn3+非beta细胞不会贡献胰岛beta细胞
文章链接：https://www.embopress.org/doi/epdf/10.1038/s44318-025-00434-z
