Islet transplantation offers the potential to improve glycemic control in a subgroup of patients with type 1 diabetes mellitus who are disabled by refractory hypoglycemia. We conducted an international, multicenter trial to explore the feasibility and reproducibility of islet transplantation with the use of a single common protocol (the Edmonton protocol).

OBJECTIVE To describe trends of primary efficacy and safety outcomes of islet transplantation in type 1 diabetes recipients with severe hypoglycemia from the Collaborative Islet Transplant Registry (CITR) from 1999 to 2010. RESEARCH DESIGN AND METHODS A total of 677 islet transplant-alone or islet-after-kidney recipients with type 1 diabetes in the CITR were analyzed for five primary efficacy outcomes and overall safety to identify any differences by early (1999–2002), mid (2003–2006), or recent (2007–2010) transplant era based on annual follow-up to 5 years. RESULTS Insulin independence at 3 years after transplant improved from 27% in the early era (1999–2002, n = 214) to 37% in the mid (2003–2006, n = 255) and to 44% in the most recent era (2007–2010, n = 208; P = 0.006 for years-by-era; P = 0.01 for era alone). C-peptide ≥0.3 ng/mL, indicative of islet graft function, was retained longer in the most recent era (P < 0.001). Reduction of HbA1c and resolution of severe hypoglycemia exhibited enduring long-term effects. Fasting blood glucose stabilization also showed improvements in the most recent era. There were also modest reductions in the occurrence of adverse events. The islet reinfusion rate was lower: 48% by 1 year in 2007–2010 vs. 60–65% in 1999–2006 (P < 0.01). Recipients that ever achieved insulin-independence experienced longer duration of islet graft function (P < 0.001). CONCLUSIONS The CITR shows improvement in primary efficacy and safety outcomes of islet transplantation in recipients who received transplants in 2007–2010 compared with those in 1999–2006, with fewer islet infusions and adverse events per recipient.

Jorge Ferrer, Jason Lieb, and Karen Mohlke and colleagues identify regulatory DNA active in human pancreatic islets by formaldehyde-assisted isolation of regulatory elements (FAIRE) coupled with high-throughput sequencing. They identified 80,000 open chromatin sites and 3,300 islet-selective open chromatin sites and found that a TCF7L2 intronic variant associated with type 2 diabetes is located in islet-selective open chromatin. Tissue-specific transcriptional regulation is central to human disease1. To identify regulatory DNA active in human pancreatic islets, we profiled chromatin by formaldehyde-assisted isolation of regulatory elements2,3,4 coupled with high-throughput sequencing (FAIRE-seq). We identified ∼80,000 open chromatin sites. Comparison of FAIRE-seq data from islets to that from five non-islet cell lines revealed ∼3,300 physically linked clusters of islet-selective open chromatin sites, which typically encompassed single genes that have islet-specific expression. We mapped sequence variants to open chromatin sites and found that rs7903146, a TCF7L2 intronic variant strongly associated with type 2 diabetes5, is located in islet-selective open chromatin. We found that human islet samples heterozygous for rs7903146 showed allelic imbalance in islet FAIRE signals and that the variant alters enhancer activity, indicating that genetic variation at this locus acts in cis with local chromatin and regulatory changes. These findings illuminate the tissue-specific organization of cis-regulatory elements and show that FAIRE-seq can guide the identification of regulatory variants underlying disease susceptibility.

Jorge Ferrer and colleagues have mapped regulatory SNP variants associated in GWAS with type 2 diabetes risk and glycemic traits to large clusters of enhancer elements regulating the transcriptional identity of pancreatic β cells via a highly connected transcription factor network. Type 2 diabetes affects over 300 million people, causing severe complications and premature death, yet the underlying molecular mechanisms are largely unknown. Pancreatic islet dysfunction is central in type 2 diabetes pathogenesis, and understanding islet genome regulation could therefore provide valuable mechanistic insights. We have now mapped and examined the function of human islet cis-regulatory networks. We identify genomic sequences that are targeted by islet transcription factors to drive islet-specific gene activity and show that most such sequences reside in clusters of enhancers that form physical three-dimensional chromatin domains. We find that sequence variants associated with type 2 diabetes and fasting glycemia are enriched in these clustered islet enhancers and identify trait-associated variants that disrupt DNA binding and islet enhancer activity. Our studies illustrate how islet transcription factors interact functionally with the epigenome and provide systematic evidence that the dysregulation of islet enhancers is relevant to the mechanisms underlying type 2 diabetes.

A significant portion of the genome is transcribed as long noncoding RNAs (lncRNAs), several of which are known to control gene expression. The repertoire and regulation of lncRNAs in disease-relevant tissues, however, has not been systematically explored. We report a comprehensive strand-specific transcriptome map of human pancreatic islets and β cells, and uncover >1100 intergenic and antisense islet-cell lncRNA genes. We find islet lncRNAs that are dynamically regulated and show that they are an integral component of the β cell differentiation and maturation program. We sequenced the mouse islet transcriptome and identify lncRNA orthologs that are regulated like their human counterparts. Depletion of HI-LNC25, a β cell-specific lncRNA, downregulated GLIS3 mRNA, thus exemplifying a gene regulatory function of islet lncRNAs. Finally, selected islet lncRNAs were dysregulated in type 2 diabetes or mapped to genetic loci underlying diabetes susceptibility. These findings reveal a new class of islet-cell genes relevant to β cell programming and diabetes pathophysiology.

It is generally admitted that the endocrine cell organization in human islets is different from that of rodent islets. However, a clear description of human islet architecture has not yet been reported. The aim of this work was to describe our observations on the arrangement of human islet cells.Human pancreas specimens and isolated islets were processed for histology. Sections were analyzed by fluorescence microscopy after immunostaining for islet hormones and endothelial cells.In small human islets (40-60 mum in diameter), beta-cells had a core position, alpha-cells had a mantle position, and vessels laid at their periphery. In bigger islets, alpha-cells had a similar mantle position but were found also along vessels that penetrate and branch inside the islets. As a consequence of this organization, the ratio of beta-cells to alpha-cells was constantly higher in the core than in the mantle part of the islets, and decreased with increasing islet diameter. This core-mantle segregation of islet cells was also observed in type 2 diabetic donors but not in cultured isolated islets. Three-dimensional analysis revealed that islet cells were in fact organized into trilaminar epithelial plates, folded with different degrees of complexity and bordered by vessels on both sides. In epithelial plates, most beta-cells were located in a central position but frequently showed cytoplasmic extensions between outlying non-beta-cells.Human islets have a unique architecture allowing all endocrine cells to be adjacent to blood vessels and favoring heterologous contacts between beta- and alpha-cells, while permitting homologous contacts between beta-cells.

The cytokine IL-1β has well-established harmful effects on pancreatic islet function. Donath and colleagues identify an acute wave of postprandial IL-1β release and show that this unexpectedly has a positive effect on insulin secretion and the maintenance of normal metabolic function. The deleterious effect of chronic activation of the IL-1β system on type 2 diabetes and other metabolic diseases is well documented. However, a possible physiological role for IL-1β in glucose metabolism has remained unexplored. Here we found that feeding induced a physiological increase in the number of peritoneal macrophages that secreted IL-1β, in a glucose-dependent manner. Subsequently, IL-1β contributed to the postprandial stimulation of insulin secretion. Accordingly, lack of endogenous IL-1β signaling in mice during refeeding and obesity diminished the concentration of insulin in plasma. IL-1β and insulin increased the uptake of glucose into macrophages, and insulin reinforced a pro-inflammatory pattern via the insulin receptor, glucose metabolism, production of reactive oxygen species, and secretion of IL-1β mediated by the NLRP3 inflammasome. Postprandial inflammation might be limited by normalization of glycemia, since it was prevented by inhibition of the sodium–glucose cotransporter SGLT2. Our findings identify a physiological role for IL-1β and insulin in the regulation of both metabolism and immunity.

Genetic studies promise to provide insight into the molecular mechanisms underlying type 2 diabetes (T2D). Variants associated with T2D are often located in tissue-specific enhancer clusters or super-enhancers. So far, such domains have been defined through clustering of enhancers in linear genome maps rather than in three-dimensional (3D) space. Furthermore, their target genes are often unknown. We have created promoter capture Hi-C maps in human pancreatic islets. This linked diabetes-associated enhancers to their target genes, often located hundreds of kilobases away. It also revealed >1,300 groups of islet enhancers, super-enhancers and active promoters that form 3D hubs, some of which show coordinated glucose-dependent activity. We demonstrate that genetic variation in hubs impacts insulin secretion heritability, and show that hub annotations can be used for polygenic scores that predict T2D risk driven by islet regulatory variants. Human islet 3D chromatin architecture, therefore, provides a framework for interpretation of T2D genome-wide association study (GWAS) signals. Promoter capture Hi-C maps in human pancreatic islets identify more than 1,300 three-dimensional regulatory hubs, linking diabetes-associated enhancers to their target genes. Genetic variation in hubs impacts insulin secretion heritability.

Abstract Genetic variants that influence transcriptional regulation in pancreatic islets play a major role in the susceptibility to type 2 diabetes (T2D). For many susceptibility loci, however, the mechanisms are unknown. We examined splicing QTLs (sQTLs) in islets from 399 donors and observed that genetic variation has a widespread influence on splicing of genes with important functions in islet biology. In parallel, we profiled expression QTLs, and used transcriptome-wide association and co-localization studies to assign islet sQTLs or eQTLs to T2D susceptibility signals that lacked candidate effector genes. We found novel T2D associations, including an sQTL that creates a nonsense isoform in ERO1B , a regulator of ER-stress and proinsulin biosynthesis. The expanded list of T2D risk effectors revealed overrepresented pathways, including regulators of G-protein-mediated cAMP production. This data exposes an underappreciated layer of genetic regulation in pancreatic islets, and nominates molecular mediators of T2D susceptibility.

Recurrent primary biliary cholangitis (rPBC) develops in approximately 30% of patients and negatively impacts graft and overall patient survival after liver transplantation (LT). There is a lack of data regarding the response rate to ursodeoxycholic acid (UDCA) in rPBC. We evaluated a large, international, multi-center cohort to assess the performance of PBC scores in predicting the risk of graft and overall survival after LT in patients with rPBC.