Systems biology of the IMIDIA biobank from organ donors and pancreatectomised patients defines a novel transcriptomic signature of islets from individuals with type 2 diabetes

Publikation: Beitrag in FachzeitschriftForschungsartikelBeigetragenBegutachtung

Beitragende

  • Michele Solimena - , Hochschulmedizin (Medizinische Fakultät und Universitätsklinikum), Experimentelles Zentrum an der Medizinischen Fakultät, Deutsches Zentrum für Diabetesforschung (DZD e.V.), Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics (Autor:in)
  • Anke M. Schulte - , Sanofi-Aventis Deutschland GmbH (Autor:in)
  • Lorella Marselli - , University of Pisa (Autor:in)
  • Florian Ehehalt - , Technische Universität Dresden, Deutsches Zentrum für Diabetesforschung (DZD e.V.) (Autor:in)
  • Daniela Richter - , Technische Universität Dresden, Deutsches Zentrum für Diabetesforschung (DZD e.V.) (Autor:in)
  • Manuela Kleeberg - , Technische Universität Dresden, Deutsches Zentrum für Diabetesforschung (DZD e.V.) (Autor:in)
  • Hassan Mziaut - , Hochschulmedizin (Medizinische Fakultät und Universitätsklinikum), Experimentelles Zentrum an der Medizinischen Fakultät, Deutsches Zentrum für Diabetesforschung (DZD e.V.) (Autor:in)
  • Klaus Peter Knoch - , Hochschulmedizin (Medizinische Fakultät und Universitätsklinikum), Experimentelles Zentrum an der Medizinischen Fakultät, Deutsches Zentrum für Diabetesforschung (DZD e.V.) (Autor:in)
  • Julia Parnis - , Imperial College London (Autor:in)
  • Marco Bugliani - , University of Pisa (Autor:in)
  • Afshan Siddiq - , Queen Mary University of London, Imperial College London (Autor:in)
  • Anne Jörns - , Leibniz Universität Hannover (LUH) (Autor:in)
  • Frédéric Burdet - , Swiss Institute of Bioinformatics (Autor:in)
  • Robin Liechti - , Swiss Institute of Bioinformatics (Autor:in)
  • Mara Suleiman - , University of Pisa (Autor:in)
  • Daniel Margerie - , Sanofi-Aventis Deutschland GmbH (Autor:in)
  • Farooq Syed - , University of Pisa (Autor:in)
  • Marius Distler - , Klinik und Poliklinik für Viszeral- Thorax- und Gefäßchirurgie, Technische Universität Dresden (Autor:in)
  • Robert Grützmann - , Universitätsklinikum der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (Autor:in)
  • Enrico Petretto - , Imperial College London, National University of Singapore (Autor:in)
  • Aida Moreno-Moral - , Imperial College London, National University of Singapore (Autor:in)
  • Carolin Wegbrod - , Technische Universität Dresden, Deutsches Zentrum für Diabetesforschung (DZD e.V.) (Autor:in)
  • Anke Sönmez - , Technische Universität Dresden, Deutsches Zentrum für Diabetesforschung (DZD e.V.) (Autor:in)
  • Katja Pfriem - , Technische Universität Dresden, Deutsches Zentrum für Diabetesforschung (DZD e.V.) (Autor:in)
  • Anne Friedrich - , Hochschulmedizin (Medizinische Fakultät und Universitätsklinikum), Klinik und Poliklinik für Psychotherapie und Psychosomatik, Deutsches Zentrum für Diabetesforschung (DZD e.V.) (Autor:in)
  • Jörn Meinel - , Technische Universität Dresden (Autor:in)
  • Claes B. Wollheim - , Universität Genf (Autor:in)
  • Gustavo B. Baretton - , Institut für Pathologie, Technische Universität Dresden (Autor:in)
  • Raphael Scharfmann - , INSERM - Institut national de la santé et de la recherche médicale (Autor:in)
  • Everson Nogoceke - , F. Hoffmann-La Roche AG (Autor:in)
  • Ezio Bonifacio - , Hochschulmedizin (Medizinische Fakultät und Universitätsklinikum), Center for Regenerative Therapies Dresden (CRTD), Professur für Präklinische Stammzelltherapie und Diabetes, Deutsches Zentrum für Diabetesforschung (DZD e.V.) (Autor:in)
  • Dorothée Sturm - , Technische Universität Dresden, Deutsches Zentrum für Diabetesforschung (DZD e.V.) (Autor:in)
  • Birgit Meyer-Puttlitz - , Sanofi-Aventis Deutschland GmbH (Autor:in)
  • Ugo Boggi - , University of Pisa (Autor:in)
  • Hans Detlev Saeger - , Technische Universität Dresden, Deutsches Zentrum für Diabetesforschung (DZD e.V.) (Autor:in)
  • Franco Filipponi - , University of Pisa (Autor:in)
  • Mathias Lesche - , DRESDEN-concept Genome Center (CMCB Core Facility), Technische Universität Dresden (Autor:in)
  • Paolo Meda - , Universität Genf (Autor:in)
  • Andreas Dahl - , DRESDEN-concept Genome Center (CMCB Core Facility) (Autor:in)
  • Leonore Wigger - , Swiss Institute of Bioinformatics (Autor:in)
  • Ioannis Xenarios - , Swiss Institute of Bioinformatics (Autor:in)
  • Mario Falchi - , Imperial College London (Autor:in)
  • Bernard Thorens - , Université de Lausanne (Autor:in)
  • Jürgen Weitz - , Technische Universität Dresden, Deutsches Zentrum für Diabetesforschung (DZD e.V.) (Autor:in)
  • Krister Bokvist - , Eli Lilly (Autor:in)
  • Sigurd Lenzen - , Leibniz Universität Hannover (LUH) (Autor:in)
  • Guy A. Rutter - , Imperial College London (Autor:in)
  • Philippe Froguel - , Imperial College London, Institut Pasteur de Lille, Université de Lille, INSERM - Institut national de la santé et de la recherche médicale (Autor:in)
  • Manon von Bülow - , Sanofi-Aventis Deutschland GmbH (Autor:in)
  • Mark Ibberson - , Swiss Institute of Bioinformatics (Autor:in)
  • Piero Marchetti - , University of Pisa (Autor:in)

Abstract

Aims/hypothesis: Pancreatic islet beta cell failure causes type 2 diabetes in humans. To identify transcriptomic changes in type 2 diabetic islets, the Innovative Medicines Initiative for Diabetes: Improving beta-cell function and identification of diagnostic biomarkers for treatment monitoring in Diabetes (IMIDIA) consortium (www.imidia.org) established a comprehensive, unique multicentre biobank of human islets and pancreas tissues from organ donors and metabolically phenotyped pancreatectomised patients (PPP). Methods: Affymetrix microarrays were used to assess the islet transcriptome of islets isolated either by enzymatic digestion from 103 organ donors (OD), including 84 non-diabetic and 19 type 2 diabetic individuals, or by laser capture microdissection (LCM) from surgical specimens of 103 PPP, including 32 non-diabetic, 36 with type 2 diabetes, 15 with impaired glucose tolerance (IGT) and 20 with recent-onset diabetes (<1 year), conceivably secondary to the pancreatic disorder leading to surgery (type 3c diabetes). Bioinformatics tools were used to (1) compare the islet transcriptome of type 2 diabetic vs non-diabetic OD and PPP as well as vs IGT and type 3c diabetes within the PPP group; and (2) identify transcription factors driving gene co-expression modules correlated with insulin secretion ex vivo and glucose tolerance in vivo. Selected genes of interest were validated for their expression and function in beta cells. Results: Comparative transcriptomic analysis identified 19 genes differentially expressed (false discovery rate ≤0.05, fold change ≥1.5) in type 2 diabetic vs non-diabetic islets from OD and PPP. Nine out of these 19 dysregulated genes were not previously reported to be dysregulated in type 2 diabetic islets. Signature genes included TMEM37, which inhibited Ca2+-influx and insulin secretion in beta cells, and ARG2 and PPP1R1A, which promoted insulin secretion. Systems biology approaches identified HNF1A, PDX1 and REST as drivers of gene co-expression modules correlated with impaired insulin secretion or glucose tolerance, and 14 out of 19 differentially expressed type 2 diabetic islet signature genes were enriched in these modules. None of these signature genes was significantly dysregulated in islets of PPP with impaired glucose tolerance or type 3c diabetes. Conclusions/interpretation: These studies enabled the stringent definition of a novel transcriptomic signature of type 2 diabetic islets, regardless of islet source and isolation procedure. Lack of this signature in islets from PPP with IGT or type 3c diabetes indicates differences possibly due to peculiarities of these hyperglycaemic conditions and/or a role for duration and severity of hyperglycaemia. Alternatively, these transcriptomic changes capture, but may not precede, beta cell failure.

Details

OriginalspracheEnglisch
Seiten (von - bis)641-657
Seitenumfang17
FachzeitschriftDiabetologia
Jahrgang61
Ausgabenummer3
PublikationsstatusVeröffentlicht - 1 März 2018
Peer-Review-StatusJa

Externe IDs

PubMed 29185012
ORCID /0000-0002-8704-4713/work/141544356
ORCID /0000-0002-3274-7163/work/142249708

Schlagworte

Ziele für nachhaltige Entwicklung

Schlagwörter

  • Beta cell, Biobank, Diabetes, Gene expression, Insulin secretion, Islet, Laser capture microdissection, Organ donor, Pancreatectomy, Systems biology

Bibliotheksschlagworte