在1型糖尿病的发病过程中，一个令人困惑的现象一直困扰着研究人员：为什么产生胰岛素的β细胞会被免疫系统选择性破坏，而相邻的产生胰高血糖素的α细胞却能在同样的自身免疫攻击中存活下来？这两种细胞不仅发育同源，而且共同存在于胰岛微环境中，却面临着截然不同的命运。理解α细胞抵抗破坏的机制，或许能为保护脆弱的β细胞提供新的思路，从而为阻止或延缓1型糖尿病的进展开辟新的治疗途径。
近年来，随着单细胞转录组学技术的发展，科学家们得以在更高分辨率下探究胰岛细胞的异质性。发表在《CELL DEATH AND DIFFERENTIATION》上的这项研究，正是利用这一技术优势，对来自人类胰腺分析计划（HPAP）的多个数据集进行了深入分析，包括非糖尿病患者、自身抗体阳性个体以及1型糖尿病患者的胰岛样本，同时还涵盖了人多能干细胞来源的胰岛样细胞数据。
研究人员发现，在基础状态下，α细胞就表现出比β细胞更强的"免疫样"基因表达特征。特别是，与抗原呈递相关的基因如HLA-A、HLA-B和B2M等在α细胞中表达更高。更令人惊讶的是，他们发现一个与1型糖尿病风险相关的基因——母系表达基因3（MEG3），在β细胞中高表达，而在α细胞中几乎检测不到。MEG3是一种长链非编码RNA，此前已知在脑和胎盘中表达，但其在胰岛细胞中的功能尚不明确。
为了验证MEG3的功能，研究团队在人类胰岛素分泌细胞系EndoC-βH1和原代人类胰岛微组织中进行了一系列实验。当研究人员使用小干扰RNA敲低MEG3表达后，暴露于促炎细胞因子（如IFN-γ+IL-1β）的β细胞凋亡显著减少，细胞活力得到明显改善。机制研究表明，MEG3敲低降低了IFN-γ诱导的STAT1酪氨酸701位点磷酸化，进而减少了趋化因子CXCL10的表达和分泌。更重要的是，MEG3敲低还降低了细胞表面HLA-I分子的表达，这可能会减少β细胞被效应T细胞识别的风险。
在功能层面，MEG3敲低不仅保护了β细胞免于细胞因子诱导的死亡，还改善了胰岛微组织在炎症环境下的葡萄糖刺激胰岛素分泌功能。这些发现表明，针对MEG3的干预策略可能具有双重益处：既提高β细胞的存活能力，又维持其生理功能。
主要技术方法
本研究整合分析了来自人类胰腺分析计划的6个单细胞RNA测序数据集和1个批量RNA测序数据集，样本涵盖28名非糖尿病患者和21名糖尿病患者。实验验证部分使用EndoC-βH1人β细胞系和原代人类胰岛微组织，通过小干扰RNA和短发夹RNA技术敲低MEG3表达，利用细胞活力检测、Western blot、ELISA等技术评估细胞存活、信号通路和功能变化。
Single-cell RNA-seq (scRNA-seq) analysis of alpha and beta cells from primary and stem cell-derived human islets
研究人员分析了来自28名非糖尿病患者的人类胰岛单细胞RNA测序数据，包括15名年轻对照（HPAP-young）、13名年长对照（HPAP-older），以及9名单一自身抗体阳性、2名双重自身抗体阳性、11名1型糖尿病和10名2型糖尿病供者。同时分析了人多能干细胞来源的胰岛样细胞数据。质量控制后共获得142,000个细胞（106,250个α细胞和35,043个β细胞）用于后续分析。UMAP可视化显示，在不同来源的样本中，α和β细胞都具有明确的细胞身份特征。
Upregulation of immune-related genes in alpha cells and MEG3 in beta cells
差异基因表达分析发现，在基础状态下，α细胞持续表现出免疫相关基因的上调，包括HLA-A、HLA-B、B2M等。相反，MEG3在β细胞中特异性高表达，而在α细胞中几乎检测不到。这一现象在非糖尿病和疾病状态的样本中均保持一致。
Conserved and enriched immune gene signature in alpha cells compared to beta cells
基因集富集分析显示，在多个数据集中，α细胞显著富集于抗原呈递相关通路（如"抗原呈递折叠、组装和肽段装载"、"抗原加工交叉呈递"）和干扰素信号通路。而β细胞则富集于与β细胞功能和内质网活动相关的通路，如"β细胞发育调控"、"胰岛素加工"、"内质网-高尔基体运输"等。
Validation of exclusive MEG3 expression in beta cells and enhanced immune activity in alpha cells
通过分析荧光激活细胞分选的原代人类胰岛α和β细胞的批量RNA测序数据，研究人员验证了单细胞测序的主要发现。主成分分析显示α和β细胞明显分离，MEG3在β细胞中的表达显著高于α细胞。此外，α细胞的干扰素刺激基因评分也高于β细胞。
Silencing MEG3 decreases cytokine-induced apoptosis in EndoC-βH1 and hIsMTs and improves beta-cell function in cytokine-exposed hIsMTs
功能实验表明，在EndoC-βH1细胞中敲低MEG3可显著降低细胞因子诱导的细胞凋亡，这一保护作用通过Hoechst/碘化丙啶染色和Caspase 3/7活性检测两种方法得到证实。在人类胰岛微组织中，MEG3敲低不仅减少了细胞凋亡，还改善了基础和葡萄糖刺激的胰岛素分泌功能。
Silencing MEG3 decreases IFN-γ-mediated STAT1 signaling and CXCL10 expression and secretion in EndoC-βH1 cells
机制研究发现，MEG3敲低降低了IFN-γ诱导的STAT1磷酸化，但不影响IFN-α诱导的STAT1磷酸化。随时间进程的实验进一步证实了MEG3对IFN-γ信号的特异性调控作用。作为下游效应，MEG3敲低减少了CXCL10的表达和分泌。
Silencing MEG3 decreases cytokine-induced HLA-I expression at the islet cell surface and modifies the proportion of alpha-/beta-cell fractions in hIsMTs
MEG3敲低降低了细胞因子诱导的HLA-I分子在胰岛细胞表面的表达。对胰岛微组织中α和β细胞比例的分析发现，MEG3敲低在细胞因子暴露条件下保留了NKX6.1阳性β细胞群体。
本研究通过多组学整合分析揭示了1型糖尿病中α细胞和β细胞对免疫攻击具有不同易感性的分子基础。α细胞固有的强免疫相关基因表达特征可能为其提供了更好的保护机制，而β细胞特异性高表达的MEG3则通过增强STAT1信号通路和HLA-I表达，增加了其对免疫介导损伤的敏感性。这些发现不仅深化了我们对1型糖尿病发病机制的理解，更重要的是指出了MEG3作为一个潜在的治疗靶点，为开发保护β细胞的新型策略提供了理论依据。该研究强调了长链非编码RNA在胰岛生物学和糖尿病发病中的重要作用，为未来研究开辟了新的方向。
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