Diabetes is associated with a deficit of insulin-producing β-cells. Animal studies show that β-cells become dedifferentiated in diabetes, reverting to a progenitor-like stage, and partly converting to other endocrine cell types. To determine whether similar processes occur in human type 2 diabetes, we surveyed pancreatic islets from 15 diabetic and 15 nondiabetic organ donors. We scored dedifferentiation using markers of endocrine lineage, β-cell-specific transcription factors, and a newly identified endocrine progenitor cell marker, aldehyde dehydrogenase 1A3. By these criteria, dedifferentiated cells accounted for 31.9% of β-cells in type 2 diabetics vs 8.7% in controls, and for 16.8% vs 6.5% of all endocrine cells (P < .001). The number of aldehyde dehydrogenase 1A3-positive/hormone-negative cells was 3-fold higher in diabetics compared with controls. Moreover, β-cell-specific transcription factors were ectopically found in glucagon- and somatostatin-producing cells of diabetic subjects. The data support the view that pancreatic β-cells become dedifferentiated and convert to α- and δ-“like” cells in human type 2 diabetes. The findings should prompt a reassessment of goals in the prevention and treatment of β-cell dysfunction.

Abstract GWAS have identified more than 700 genetic signals associated with type 2 diabetes (T2D). To gain insight into the underlying molecular mechanisms, we created the Translational human pancreatic Islet Genotype tissue-Expression Resource (TIGER), aggregating >500 human islet RNA-seq and genotyping datasets. We imputed genotypes using 4 reference panels and meta-analyzed cohorts to improve coverage of expression quantitative trait loci (eQTL) and developed a method to combine allele-specific expression across samples (cASE). We identified >1 million islet eQTLs (56% novel), of which 53 colocalize with T2D signals (60% novel). Among them, a low-frequency allele that reduces T2D risk by half increases CCND2 expression. We identified 8 novel cASE colocalizations, among which an SLC30A8 T2D associated variant. We make all the data available through the open-access TIGER portal ( http://tiger.bsc.es ), which represents a comprehensive human islet genomic data resource to elucidate how genetic variation affects islet function and translate this into therapeutic insight and precision medicine for T2D.

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.

Beta cells within the pancreatic islet represent a heterogenous population wherein individual sub-groups of cells make distinct contributions to the overall control of insulin secretion. These include a subpopulation of highly-connected 'hub' cells, important for the propagation of intercellular Ca

We postulated that T2D predisposes to exocrine pancreatic diseases through (epi)genetic mechanisms. We explored the methylome (methylationEPIC arrays) of the exocrine pancreas of 141 donors, assessing the impact of T2D. Epigenome-wide association study (EWAS) for T2D identified a hypermethylation in an enhancer of the Pancreatic-Lipase-Related-Protein 1 (PNLIPRP1) gene, associated with decreased PNLIPRP1 expression. PNLIPRP1 null variants (in 191K participants of the UKbiobank) associated with elevated glycemia and LDL-cholesterol. Mendelian Randomisation using 2.5M SNP OmniArrays in 111 donors evidenced that T2D was causal of PNLIPRP1 hypermethylation, which was causal for LDL-cholesterol. Further AR42J rat exocrine cell studies demonstrated that Pnliprp1 knockdown induced acinar-to-ductal metaplasia, a known pre-pancreatic cancer state, and increased cholesterol levels, reversible with statin. This (epi)genetic study suggests a role for PNLIPRP1 in human metabolism and on exocrine pancreas function with potential implications for pancreatic diseases.