DOCK10调节胰岛素瘤中的胰岛素高分泌并作为诊断和治疗靶点

DOCK10 Regulates Insulin Hypersecretion in Insulinoma and Serves as a Diagnostic and Therapeutic Target

作者信息Hiromune Katsuda, Go Ito, Franziska Kimmig, Tomohiro Muto, Neha Mishra, Joana Pimenta Bernardes, Yui Hiraguri, Hironari Yamashita, Akira Ito, Yuko Kinowaki, Takahiro Shin, Satoru Fujii, Masato Miyoshi, Masanori Kobayashi, Daisuke Asano, Yoshiya Ishikawa, Hiroki Ueda, Keiichi Akahoshi, Eriko Katsuta, Yoshihito Kano, Shiro Yui, Yasuhiro Nemoto, Atsushi Kudo, Daisuke Ban, Yasuhiro Asahina, Stefan Schreiber, Mamoru Watanabe, Philip Rosenstiel, Ryuichi Okamoto
PMID41389876
发布时间2026
DOI10.1016/j.jcmgh.2025.101705

实验完整度

包含人类标本转录组分析、类器官模型、MIN6细胞功能实验、小鼠异种移植模型及单细胞测序等多层级验证,且包含功能验证和机制验证。

主要模型

人胰岛素瘤手术标本及匹配类器官(3D和2D培养) 小鼠胰岛素瘤MIN6细胞系 MIN6异种移植小鼠模型(C57BL/6J雌性小鼠)

重点核对

MIN6细胞中siRNA介导的Dock10敲低 Cdc42抑制剂ML141处理(50 μM) MIN6异种移植小鼠模型中ML141给药(1 mg/只,腹腔注射) 2D类器官长期培养体系(无需传代,可维持分泌功能超过1个月) 葡萄糖刺激的胰岛素分泌实验条件(3 mM/25 mM葡萄糖,30 mM KCl刺激)

摘要

背景与目的:胰岛素瘤是罕见的胰腺神经内分泌肿瘤,以不适当的胰岛素分泌为特征。尽管影像技术有所进步,但可靠识别胰岛素分泌病变仍具挑战性。此外,药物治疗选择有限且近年来进展甚微,凸显了对改进诊断工具和治疗策略的未满足需求。本研究旨在鉴定胰岛素瘤中胰岛素高分泌的分子机制。方法:我们建立了人胰岛素瘤手术标本和匹配类器官的生物库。进行了全面的转录组分析——包括批量RNA测序、单细胞RNA测序、定量聚合酶链反应和免疫组织化学——以鉴定富集于胰岛素分泌成分中的基因。使用MIN6细胞、异种移植小鼠模型和长期培养的人胰岛素瘤类器官进行了功能验证。结果:我们鉴定出细胞分裂因子10(DOCK10)为在胰岛素瘤胰岛素分泌成分中选择性过表达的基因。在鼠胰岛素瘤细胞和患者来源类器官中,DOCK10敲低损害了葡萄糖刺激的胰岛素分泌。用ML141抑制下游效应因子Cdc42减少了胰岛素高分泌并提高了MIN6异种移植小鼠模型的存活率。这些发现揭示了DOCK10–Cdc42轴在调节胰岛素瘤胰岛素分泌中的先前未被认识的作用。结论:这项研究表明DOCK10可能作为胰岛素分泌病变的诊断标志物和胰岛素瘤的潜在治疗靶点。它为功能性胰腺神经内分泌肿瘤的精准诊断和治疗提供了可能指导未来策略的机制见解。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
胰岛素瘤中胰岛素高分泌的分子机制是什么?
核心机制
DOCK10通过激活Cdc42-Pak1信号通路调节胰岛素分泌,该机制在胰岛素瘤中异常激活导致胰岛素高分泌。
主要证据
基于手术标本和类器官的转录组分析鉴定DOCK10,并通过MIN6细胞敲低实验和ML141抑制Cdc42证实对胰岛素分泌的调节作用,在MIN6异种移植模型中验证了体内效果。
研究意义
DOCK10作为胰岛素分泌病变的诊断标志物和潜在治疗靶点,为功能性胰腺神经内分泌肿瘤的精准诊断和治疗提供策略。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

建立人胰岛素瘤样本和类器官生物库

为后续转录组分析和功能实验提供研究材料

从手术标本建立类器官培养,包括原发灶和肝转移灶,并通过免疫荧光鉴定其神经内分泌特征。

2

转录组分析鉴定候选基因

识别在胰岛素瘤中特异性高表达且与胰岛素分泌相关的基因

对97个手术标本和22个类器官样本进行批量RNA-seq,通过差异表达分析和与INS基因的相关性分析,筛选出DOCK10等候选基因。

3

验证候选基因的表达和特异性

确认DOCK10等候选基因在胰岛素瘤中的特异表达

通过qPCR和免疫荧光染色验证候选基因在手术样本中的表达水平,并比较胰岛素瘤、NF-NET和正常组织的差异。

4

单细胞RNA测序分析瘤内异质性

在单细胞水平研究胰岛素瘤内不同细胞亚群的基因表达差异

对一个胰岛素瘤手术样本进行scRNA-seq,聚类分析显示肿瘤细胞分为两个亚群,DOCK10主要在高胰岛素分泌的亚群中表达。

5

MIN6细胞功能实验

验证DOCK10在胰岛素分泌中的功能作用及其下游机制

在MIN6细胞中通过siRNA敲低Dock10,检测葡萄糖刺激的胰岛素分泌变化、Pak1磷酸化水平,并用ML141抑制Cdc42观察胰岛素分泌抑制效果。

6

小鼠异种移植模型验证

评估DOCK10-Cdc42轴在体内对胰岛素分泌和生存的影响

将MIN6细胞皮下移植到C57BL/6J雌性小鼠,通过OGTT和存活分析评估ML141的治疗效果。

7

人胰岛素瘤类器官药物实验

验证Cdc42抑制剂在人体组织来源的模型中是否也能抑制胰岛素分泌

使用2D长期培养的人胰岛素瘤类器官,检测ML141处理后C肽水平的变化。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
基质胶Corning356231
Advanced DMEM/F12培养基Thermo Fisher12634-010
II型胶原酶Gibco--
分散酶IIThermo Fisher--
C肽ELISA试剂盒Mercodia10-1141-01
DMEM培养基Thermo Fisher--
胎牛血清----
siDock10Thermo Fishers231866
ON-TARGET plus 非靶向池DharmaconD-001810-10-05
Nucleofector 4D电转仪LonzaV4SC-2096,
Halt蛋白酶和磷酸酶抑制剂混合物Thermo Fisher--
BCA蛋白定量试剂盒Nacalai Tesque--
Jess Simple Western系统Bio-Techne--
12–230 kDa Wes分离模块Bio-Techne--
Compass for Simple Western软件Bio-Techne--
抗兔二抗HRPBio-Techne042-206
抗鼠二抗HRPBio-Techne042-205
胰岛素ELISA试剂盒Mercodia10-1247-01
基质胶Corning356231
ML141Selleck Chemicals LLCS7686
RNeasy Mini试剂盒Qiagen--
PrimeScript IV第一链cDNA合成混合物Takara Bio--
QuantiTect SYBR Green PCR试剂盒Thermo Fisher--
通用探针库系统Sigma-Aldrich--
胰岛素抗体Cell Signaling Technology4590S
突触素抗体DakoM7315
NCAM (CD56)抗体Gene TexGTX01917
KRT19抗体AbcamAB220193
MUC1抗体Cell Signaling Technology4538S
Pdx1 XP抗体Cell Signaling Technology5679S
SOX9抗体AbcamAB185230
DOCK10抗体Atlas antibodiesHPA058106
UCHL1抗体Cell Signaling Technology--
CACNA2D1抗体R&D Systems7666-MB
AlexaFluor-488山羊抗兔IgGThermo FisherA32731
AlexaFluor-594驴抗兔IgGThermo FisherA21207
AlexaFluor-488山羊抗小鼠IgGThermo FisherA11001
Elite ABC试剂盒Vectastain--
DAPI----
BZ-X700荧光显微镜KEYENCE--
PhotoshopAdobe--
PAK1抗体Cell Signaling Technology2602S
磷酸化PAK1抗体Cell Signaling Technology2601S
β-actin抗体AbcamAB6276

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
类器官建立
组织来源、消化条件(胶原酶II和分散酶II浓度)、Matrigel使用、培养基组成
阅读提示:Materials and Methods: Establishment of Organoid Cultures; Table 7
MIN6细胞培养
培养基成分(葡萄糖浓度、FBS浓度、2-巯基乙醇)、细胞密度(70-80%汇合)
阅读提示:Materials and Methods: MIN6 Cell Culture
siRNA敲低
电转条件(Nucleofector程序CM138、SF溶液)、siRNA序列和浓度
阅读提示:Materials and Methods: Electroporation; Table 8
胰岛素分泌实验
细胞接种密度、预孵育时间、葡萄糖/KCl浓度、刺激时间、ELISA试剂盒
阅读提示:Materials and Methods: Static Insulin Secretion Assay and Inhibitor Treatment
蛋白磷酸化检测
刺激条件(葡萄糖浓度、时间)、裂解液成分、Simple Western参数
阅读提示:Materials and Methods: Protein Extraction and Quantification Following Glucose Stimulation; Western Blot Analysis
小鼠实验
小鼠品系和性别(雌性C57BL/6J)、移植细胞数和Matrigel比例、移植位置、ML141剂量和给药方式、OGTT条件
阅读提示:Materials and Methods: Animal Experiments; Subcutaneous Transplantation of MIN6 Cells and Oral Glucose Tolerance Test
2D类器官培养
培养皿预包被(10% Matrigel)、培养基、长期培养条件(无需传代)
阅读提示:Materials and Methods: Establishment of Organoid Cultures; Results: ML141 Suppresses Insulin Secretion in Human Insulinomas