Examining how the novel S64F MAFA variant produces glucose intolerance or hypoglycemia in a sex-dependent manner

研究新型 S64F MAFA 变体如何以性别依赖性方式产生葡萄糖不耐受或低血糖

基本信息

  • 批准号:
    10641724
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 15.84万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-07-01 至 2027-05-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

PROJECT ABSTRACT As of 2018, 30.3 million Americans have been diagnosed with diabetes (10% of the U.S. population with a male sex bias). Its close associations with many chronic diseases, such as heart attacks, strokes, and cancers, make diabetes a leading risk factor for morbidity and mortality. In all forms of diabetes, the inability to maintain normal glucose levels results from progressive dysfunction and eventual loss of insulin-producing b-cells in the pancreas. With high rates of treatment failure on standard therapy, developing new therapeutic approaches to preserve or even enhance b-cell function is a priority. Furthermore, differences in metabolism between men and women during healthy aging and disease are appreciated but poorly understood. Pancreatic b-cells require several key factors to appropriately secrete insulin. One such factor is MafA, a transcription factor fundamental to mature b-cell function. The early loss of human MafA (MAFA) in b-cells in patients with type 2 diabetes highlights its importance to human b-cell health. In addition, a naturally occurring, genetic mutation in MAFA (S64F MAFA) was recently identified to predispose carriers to either familial, adult- onset diabetes or hypoglycemia (low blood glucose). Curiously, S64F MAFA-associated diabetes is much more prevalent in men while women tend to present with hypoglycemia. To better understand the sex- dependent effects of this variant, we generated a mouse model harboring this mutation. This model shows the expected sex-dependent effects seen in humans, suggesting similar mechanisms between mice and humans. Male S64F MAFA mice were hyperglycemic due to widespread, premature b-cell aging and senescence, while female S64F MAFA mice were hypoglycemic by a mechanism which is not yet clearly defined. However, our preliminary studies suggest that S64F MAFA creates different b-cell subtypes in females, one of which is hyperfunctional. Taken together, these results suggest that S64F MAFA can incur diverse b-cell responses to produce sex-dependent diseases: diabetes (b-cell hypofunction) and hypoglycemia (b-cell hyperfunction). This investigation will identify and compare the diverse molecular responses to S64F MAFA in male and female b-cells across mice and humans to understand the sex-dependent, b-cell responses unique to human b-cells. We will first use the penetrant, proof-of-principle S64F MAFA mouse model which mimics several aspects of human disease to identify the diverse b-cell populations by single cell transcriptomics. For example, diversity in premature aging signatures will be related to the dysfunction seen in senescent, male S64F MAFA b-cells. We will then investigate the molecular and functional responses to the S64F MAFA protein in genetically modified, male and female human b-cells using novel pseudoislet technology to identify targets unique to human b-cell function. In sum, our work will advance fundamental understanding of sex-dependent b-cell responses in humans. Mechanisms underlying a relative male vulnerability and female resistance to diabetes in this model can be harnessed to develop therapies tailored to the individual.
项目摘要 截至 2018 年,已有 3030 万美国人被诊断患有糖尿病(占美国人口的 10%) 男性性别偏见)。它与许多慢性疾病密切相关,如心脏病、中风和癌症, 使糖尿病成为发病率和死亡率的主要危险因素。在所有形式的糖尿病中,无法维持 正常的血糖水平是由于体内产生胰岛素的 B 细胞进行性功能障碍和最终丧失所致。 胰腺。由于标准疗法的治疗失败率很高,因此开发新的治疗方法 保留甚至增强 B 细胞功能是首要任务。此外,男性之间新陈代谢的差异 健康老龄化和疾病期间的女性受到赞赏,但了解甚少。 胰腺 B 细胞需要几个关键因素才能适当分泌胰岛素。 MafA 就是这样一个因素, 成熟 B 细胞功能的基础转录因子。 b 细胞中人类 MafA (MAFA) 的早期缺失 2 型糖尿病患者强调了其对人类 B 细胞健康的重要性。此外,一种自然发生的、 最近发现 MAFA (S64F MAFA) 基因突变使携带者易患家族性、成人 发病糖尿病或低血糖(低血糖)。奇怪的是,S64F MAFA 相关的糖尿病在很大程度上是 男性更常见,而女性往往出现低血糖。为了更好地了解性别—— 由于该变异的依赖性效应,我们生成了携带该突变的小鼠模型。该模型显示了 预期在人类中观察到的性别依赖性效应,表明小鼠和人类之间存在类似的机制。 雄性 S64F MAFA 小鼠由于广泛的、过早的 B 细胞老化和衰老而出现高血糖,而 雌性 S64F MAFA 小鼠出现低血糖的机制尚未明确。然而,我们的 初步研究表明,S64F MAFA 在女性体内产生不同的 b 细胞亚型,其中之一是 功能亢进。综上所述,这些结果表明 S64F MAFA 可以引起不同的 b 细胞反应 产生性别依赖性疾病:糖尿病(b 细胞功能减退)和低血糖(b 细胞功能亢进)。 这项研究将鉴定并比较男性和女性对 S64F MAFA 的不同分子反应。 小鼠和人类中的雌性 B 细胞,以了解人类特有的性别依赖性 B 细胞反应 b 细胞。我们将首先使用渗透性、原理验证的 S64F MAFA 小鼠模型,该模型模仿了几种 人类疾病的各个方面,通过单细胞转录组学鉴定不同的 B 细胞群。例如, 早衰特征的多样性与衰老男性 S64F MAFA 中观察到的功能障碍有关 b 细胞。然后我们将研究 S64F MAFA 蛋白的分子和功能反应 使用新型伪胰岛技术识别靶标的转基因男性和女性人类 B 细胞 人类 B 细胞功能所独有。总之,我们的工作将增进对性别依赖的基本理解 人类 b 细胞反应。男性相对脆弱性和女性抵抗力的潜在机制 可以利用该模型中的糖尿病来开发适合个体的治疗方法。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Editorial: Cellular senescence in diabetes: from markers to mechanisms and therapies.
社论:糖尿病中的细胞衰老:从标志物到机制和疗法。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Aguayo;Cha, Jeeyeon;Thompson, Peter J
  • 通讯作者:
    Thompson, Peter J
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