单细胞荟萃分析揭示胰腺内皮细胞转录组特征并确定NKX2-3在PLVAP表达中的关键作用

背景：胰腺血管系统表现出组织特异性的生理和功能适应，以支持β细胞的快速胰岛素反应。然而，消化酶使得表征胰腺内皮细胞（EC）变得困难，导致对胰腺EC特化的理解不足。方法：挖掘可用的单核/单细胞RNA测序数据集，以鉴定胰腺EC富集的标志基因，并构建人类胰腺EC的综合图谱。我们使用独立的单核/单细胞RNA测序数据、分离的EC的批量RNA测序数据、空间转录组学数据、免疫荧光和所选标志物的RNAScope验证了这些发现。通过基因转染在人脐静脉内皮细胞（HUVEC）中表达NK2同源盒3（NKX2-3）转录因子（TF），并通过RT-qPCR评估胰腺EC富集标志基因的表达。结果：我们定义了一个跨物种和发育阶段保守的胰腺EC富集基因特征，包括参与ECM（细胞外基质）组成（COL15A1和COL4A1）、通透性和屏障功能（PLVAP、EHD4、CAVIN3、HSPG2、ROBO4、HEG1和CLEC14A）以及关键信号通路（S1P [鞘氨醇-1-磷酸]、TGF-β [转化生长因子-β]、RHO/RAC GTPase [三磷酸鸟苷酶]、PI3K/AKT [磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B]和PDGF [血小板衍生生长因子]）的基因。整合图谱揭示了胰腺内的血管层级。我们鉴定并验证了一个特化的胰岛毛细血管亚群，其特征在于参与通透性（PLVAP和EHD4）、免疫调节（FABP5、HLA-C和B2M）、ECM组成（SPARC和SPARCL1）、IGF（胰岛素样生长因子）信号传导（IGFBP7）和膜转运（SLCO2A1、SLC2A3和CD320）的基因。重要的是，我们确定了NKX2-3是胰腺EC中富集的关键TF。DNA结合基序分析发现NKX2-3基序存在于约40%的标志基因中。在HUVEC中诱导NKX2-3促进了胰岛毛细血管EC富集基因PLVAP和SPARCL1的表达。结论：我们定义了一个经过验证的胰腺EC转录组特征，并揭示了其组织内转录组异质性。我们证明NKX2-3作用于PLVAP的上游，并提供了一个可供社区进一步探索的单细胞在线资源：https://vasconcelos.shinyapps.io/pancreatic_endothelial/。