近日👷🏿♀️，a8体育官网a8体育✔️、物質科學與技術學院江懷東課題組🧝🏽♀️，與上科大iHuman研究所Raymond C. Stevens課題組♍️、加拿大光源王建研究員🚗⏯、上海光源邰仁忠團隊合作，將X射線掃描相幹衍射成像技術與高分辨電子顯微技術相結合🚙，實現了從完整胰島B細胞到胰島素囊泡的多尺度、多模態成像以及胰島素囊泡內部鋅、鈣等關鍵元素的精確定位與量化分析🙋🏽♀️。該技術有望用於研究糖尿病及其它離子調控失常類疾病的發病機製🏃🏻♂️➡️，為相應治療藥物的研發提供新思路。相關成果發表於國際知名期刊PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences)。
胰島素是人體內唯一能夠降低血糖的激素，主導著葡萄糖的吸收和存儲，胰島素缺乏將導致血糖失衡🧑🏿🎓，引發糖尿病等疾病。胰島B細胞是胰島素的分泌細胞，其內部胰島素囊泡的精細結構及胰島素聚集體的含量與分布目前仍不清楚。研究團隊利用同步輻射X射線光源✭，采用掃描相幹X射線衍射成像方法🤾🏻，解決了傳統成像中大視場與高分辨率之間的矛盾，實現了完整胰島B細胞（INS-1E）的全景高分辨👨🏼🦰、高襯度成像🏃🏻♂️。在此基礎上📽，通過等斜率層析重建技術對細胞關鍵局部區域進行三維高分辨定量成像，獲得了INS-1E細胞內胰島素囊泡的三維形貌🧙♀️，直觀展現了胰島素囊泡的空間聚集行為和分布情況👨🏼🍼。
圖1. （A-C）胰島B細胞INS-1E局部三維成像結果及胰島素囊泡分布🧓🏼，（D）鋅元素在胰島素囊泡內含量與分布圖♟，（E）胰島素囊泡中結晶的胰島素聚集體🈸🧝🏿。
胰島素囊泡內鋅、鈣等元素與胰島素的合成和分泌密切相關，缺失這些元素的確切含量及它們在胰島素囊泡內具體位置分布等信息，會在不同程度上影響胰島素分泌過程和血糖失調疾病的機理研究的有效性和精確性🍁。本工作中，借助新型相幹X射線衍射成像方法和譜學分析技術在高分辨定量生物成像方面的優勢，聯合研究團隊得以精確測量胰島素囊泡中鋅和鈣元素的含量及分布，並進一步確定了胰島素在胰島素囊泡中的精確位置，驗證了葡萄糖對胰島素分泌的促進作用。本研究創新性地將先進成像技術應用於探索胰腺B細胞結構🏀，為大尺寸生物樣品微觀結構的定量分析提供了新方法。
該成果論文題為“Quantitative, in situ visualization of intracellular insulin vesicles in pancreatic beta cells”。a8体育官网物質學院博士研究生郭阿敏和a8体育助理研究員張建華為論文共同第一作者💊，江懷東教授與範家東副研究員為共同通訊作者🧙♀️。
論文鏈接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2202695119
