Human in vitro physiological models studying disease and drug treatment effects are urgently needed as more relevant tools to identify new drug targets and therapies. We have developed a human microfluidic two-organ-chip model to study pancreatic islet-liver cross-talk based on insulin and glucose regulation. We have established a robust co-culture of human pancreatic islet microtissues and liver spheroids maintaining functional responses up to 15 days in an insulin-free medium. Functional coupling, demonstrated by insulin released from the islet microtissues in response to a glucose load applied in glucose tolerance tests on different days, promoted glucose uptake by the liver spheroids. Co-cultures maintained postprandial glucose concentrations in the circulation whereas glucose levels remained elevated in both single cultures. Thus, insulin secreted into the circulation stimulated glucose uptake by the liver spheroids, while the latter, in the absence of insulin, did not consume glucose as efficiently. As the glucose concentration fell, insulin secretion subsided, demonstrating a functional feedback loop between the liver and the insulin-secreting islet microtissues. Finally, inter-laboratory validation verified robustness and reproducibility. Further development of this model using tools inducing impaired glucose regulation should provide a unique in vitro system emulating human type 2 diabetes mellitus.

ABSTRACT Early diabetes research is hampered by limited availability, variable quality and instability of human pancreatic islets in culture. Little is known about the human β cell secretome, and recent studies question translatability of rodent β cell secretory profiles. Here, we verify representativeness of EndoC-βH1, one of the most widely used human β cell lines, as a translational human β cell model based on omics and characterize the EndoC-βH1 secretome. We profiled EndoC-βH1 cells using RNA-seq, Data Independent Acquisition (DIA) and Tandem Mass Tag proteomics of cell lysate. Omics profiles of EndoC-βH1 cells were compared to human β cells and insulinomas. Secretome composition was assessed by DIA proteomics. Agreement between EndoC-βH1 cells and primary adult human β cells was ~90% for global omics profiles as well as for β cell markers, transcription factors and enzymes. Discrepancies in expression were due to elevated proliferation rate of EndoC-βH1 cells compared to adult β cells. Consistently, similarity was slightly higher with benign non-metastatic insulinomas. EndoC-βH1 secreted 671 proteins in untreated baseline state and 3,278 proteins when stressed with non-targeting control siRNA, including known β cell hormones INS, IAPP, and IGF2. Further, EndoC-βH1 secreted proteins known to generate bioactive peptides such as granins and enzymes required for production of bioactive peptides. Unexpectedly, exosomes appeared to be a major mode of secretion in EndoC-βH1 cells. We believe that secretion of exosomes and bioactive peptides warrant further investigation with specialized proteomics workflows in future studies. Graphical abstract Highlights We validate EndoC-βH1 as a translational human β cell model using omics. We present the first unbiased proteomics composition of human β cell line secretome. The secretome of human β cells is more extensive than previously thought. Untreated cells secreted 671 proteins and stressed cells secreted 3,278 proteins. Secretion of exosomes and bioactive peptides constitute directions of future research.

Abstract Detection of nucleic acids within sub-cellular compartments is key to understanding their function. Determining the intracellular distribution of nucleic acids requires quantitative retention and estimation of their association with different organelles by immunofluorescence microscopy. This is important also for the delivery of nucleic acid therapeutics which depends on endocytic uptake and endosomal escape. However, the current methods fail to preserve the majority of exogenously delivered nucleic acids in the cytoplasm. To solve this problem, by monitoring Cy5-labeled mRNA delivered to primary human adipocytes via lipid nanoparticles (LNP), we optimized cell fixation, permeabilization and immuno-staining of a number of organelle markers, achieving quantitative retention of mRNA and allowing visualization of levels which escape detection using conventional procedures. Additionally, we demonstrated the protocol to be effective on exogenously delivered siRNA, miRNA, as well as endogenous miRNA. Our protocol is compatible with RNA probes of single molecule fluorescence in-situ hybridization (smFISH) and molecular beacon, thus demonstrating that it is broadly applicable to study a variety of nucleic acids.

Abstract Aims/hypothesis Proprotein convertase subtilisin/kexin 9 (PCSK9) is involved in the degradation of LDLR. However, PCSK9 can target other proteins in a cell-type specific manner. While PCSK9 has been detected in pancreatic islets, its expression in insulin-producing pancreatic beta cells is debated. Herein, we studied PCSK9 expression, regulation and function in the human pancreatic beta cell line EndoC-βH1. Methods We assessed PCSK9 expression in mouse and human pancreatic islets, and in the pancreatic beta cell line EndoC-βH1. We also studied PCSK9 regulation by cholesterol, lipoproteins, Mevastatin, and by SREBPs transcription factors. To evaluate PCSK9 function in pancreatic beta cells, we performed PCSK9 gain-and loss-of-function experiments in EndoC-βH1 using siPCSK9 or recombinant PCSK9 treatments, respectively. Results We demonstrate that PCSK9 is expressed and secreted by pancreatic beta cells. In EndoC-βH1 cells, PCSK9 expression is regulated by cholesterol and by SREBPs transcription factors. Importantly, PCSK9 knockdown results in multiple transcriptome, proteome and secretome deregulations and impaired insulin secretion. By gain- and loss-of-function experiments, we observed that PCSK9 regulates the expression levels of LDLR and VLDLR through an extracellular mechanism while CD36, PD-L1 and HLA-ABC are regulated through an intracellular mechanism. Conclusions/interpretation Collectively, these results highlight PCSK9 as an important regulator of CD36, PD-L1 and HLA-ABC cell surface expression in pancreatic beta cells. Data availability RNA-seq data have been deposited to GEO database with accession number GSE182016. Mass spectrometry proteomics data have been deposited to the ProteomeXchange Consortium via the PRIDE partner repository with the following identifiers: PXD027921, PXD027911 and PXD027913.

Abstract Delivery of exogenous mRNA using lipid nanoparticles (LNP) is a promising strategy for therapeutics. However, a bottleneck remains the poor understanding of the parameters that correlate with endosomal escape vs. cytotoxicity. To address this problem, we compared the endosomal distribution of six LNP-mRNA formulations of diverse chemical composition and efficacy, similar to those employed in mRNA-based vaccines, in primary human adipocytes, fibroblasts and HeLa cells. Surprisingly, we found that total uptake is not a sufficient predictor of delivery and different LNP vary considerably in endosomal distributions. Prolonged uptake impaired endosomal acidification, a sign of cytotoxicity, and caused mRNA to accumulate in compartments defective in cargo transport and unproductive for delivery. In contrast, early endocytic/recycling compartments have the highest probability for mRNA escape. By super-resolution microscopy we could resolve single LNP-mRNA within sub-endosomal compartments and capture events of mRNA escape from endosomal recycling tubules. Our results change the view of the mechanisms of endosomal escape and define quantitative parameters to guide the development of mRNA formulations towards higher efficacy and lower cytotoxicity.

Föreställningar om kunskaper olika kvaliteter är en central grund för lärande. Denna studie fokuserar på hur komvuxelever på SFis studieväg 1 resonerar om att lära sig läsa och skriva på svenska. Utifrån Motivation, Språkkunskap och Hinder/möjliggörare som tre huvudteman pekar studien ut vikten av att lärare lyfter fram både praktisk nytta och mer formella språkfärdigheter för att eleverna skall lyckas i sina studier. Detta särskilt i elevgrupper med vuxna som saknar erfarenhet av skolgång.