粘附 G 蛋白偶联受体在小鼠和人类胰腺发育中的时空剖析：GPR56 在胰岛发育中的关键作用

《Cellular and Molecular Life Sciences》：Spatiotemporal profiling of adhesion G protein-coupled receptors in developing mouse and human pancreas reveals a role for GPR56 in islet development

为探究粘附 G 蛋白偶联受体（aGPCRs）在胰腺内分泌细胞分化中的作用，研究人员对小鼠和人类胰腺发育过程中 aGPCRs 及其配体进行研究。结果发现 aGPCRs 动态表达，GPR56 影响胰岛 β-细胞发育。这为优化干细胞分化为 β 细胞的方案提供思路。

　　在人体中，胰岛（Islets of Langerhans）对维持血糖平衡起着关键作用，一旦其功能失调，便会引发糖尿病。以往研究表明，转录因子在胰腺祖细胞分化为胰岛细胞的过程中意义重大，然而，细胞膜锚定蛋白在此过程中的作用却尚未完全明晰。粘附 G 蛋白偶联受体（aGPCRs）作为 GPCR 超家族的重要成员，虽已知其在一些器官发育中扮演重要角色，但在胰岛发育方面的作用依旧成谜，尤其是多数 aGPCRs 属于孤儿受体，这更增加了研究的难度。就像在黑暗中摸索，科研人员迫切需要一盏明灯来照亮前行的道路。在这样的背景下，来自伦敦国王学院（King’s College London）等机构的研究人员开展了一项深入研究，旨在揭开 aGPCRs 在胰岛发育中的神秘面纱。该研究成果发表在《Cellular and Molecular Life Sciences》上，为相关领域的研究提供了重要线索。

研究人员在此次研究中运用了多种技术方法。首先，他们对小鼠和人类胰腺的单细胞 RNA 测序（scRNAseq）数据进行挖掘分析，同时利用空间转录组学技术，探究 aGPCRs 及其配体在胰腺中的表达模式和空间定位。此外，通过获取人类胎儿胰腺样本进行定量 PCR（qPCR）分析，进一步验证相关基因的表达情况。研究还使用了基因敲除小鼠模型，对比野生型和 Gpr56 基因敲除（Gpr56 KO）小鼠，以研究 GPR56 在胰岛发育中的功能。

研究结果主要围绕以下几个方面展开：

• aGPCRs 在胰腺细胞中的表达：通过分析小鼠和人类胰腺的 scRNAseq 数据，研究人员发现多种 aGPCRs 在不同胰腺细胞类型中均有表达，且表达水平各异。例如，LPHN1、CELSR2、GPR56 和 CELSR3 在内分泌祖细胞和 β 细胞中呈保守表达；CD97 在免疫细胞中表达；ELTD1、GPR116、GPR124 和 LPHN2 在内皮细胞中表达等。尤其值得注意的是，GPR56 是小鼠和人类内分泌祖细胞中表达量最高的 aGPCR，这暗示其在 β 细胞发育中可能具有重要作用。此外，研究人员还对 aGPCR 配体 mRNA 的表达进行研究，发现其主要由间充质和内皮细胞表达，且在人胎儿胰腺 15 周时，GPR56 与配体 COL3A1 等存在高共表达区域，提示这些 aGPCR - 配体相互作用可能在胰腺内分泌祖细胞发育中具有功能相关性。
• aGPCR mRNA 在人类胰腺发育中的时间表达谱：研究人员对不同发育阶段的人类胎儿胰腺进行 qPCR 分析，发现不同 aGPCR mRNA 的表达模式存在差异。其中，GPR124 在多数时间点表达量较高，但在 17 周时 GPR56 表达量超过它。部分 aGPCR mRNA 如 EMR1 在发育早期几乎检测不到，而在 19 - 21 周时显著上调；GPR56 在 10 - 17 周期间表达量呈约 10 倍的显著增加，是第二上调幅度较大的 aGPCR mRNA。还有一些 aGPCR mRNA 的表达在整个胰腺发育过程中没有明显变化。
• GPR56 在小鼠和人类胰腺中的表达及功能研究：通过 RNAscope 2.5 HD 原位杂交和免疫荧光染色实验，进一步证实 GPR56 在人类胰腺发育过程中表达逐渐上调，且在小鼠和人类胰腺发育过程中，其表达逐渐局限于 β 细胞。利用 Gpr56 KO 小鼠模型研究发现，敲除 Gpr56 后，小鼠胰岛中 β 细胞数量减少，增殖能力降低，同时 α 细胞和 δ 细胞数量增加，但胰岛大小并未发生显著改变。

综合上述研究，研究人员得出结论：aGPCRs 在小鼠和人类胰腺内分泌谱系决定的关键阶段均有表达，其中 GPR56 在 β 细胞发育中起着重要作用。Gpr56 基因敲除导致 β 细胞数量减少和增殖能力下降，表明 GPR56 的激活，可能是通过与配体胶原蛋白 III（COL3A1）的相互作用，对 β 细胞的正常发育至关重要。这一研究成果为深入理解胰岛发育的分子机制提供了新的视角，也为当前利用多能干细胞生成功能性 β 细胞的研究提供了重要参考。研究人员建议，在优化干细胞分化为 β 细胞的方案时，应充分考虑 aGPCRs，特别是 GPR56 在 β 细胞分化中的潜在作用，这将有助于推动糖尿病治疗等相关领域的发展，为未来攻克糖尿病等代谢性疾病带来新的希望。