Arx and Nkx2.2 compound deficiency redirects pancreatic alpha- and beta-cell differentiation to a somatostatin/ghrelin co-expressing cell lineage

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Nkx2.2 and Arx represent key transcription factors implicated in the specification of islet cell subtypes during pancreas development. Mice deficient for <it>Arx </it>do not develop any alpha-cells whereas beta- and delta-cells are found in considerably higher numbers. In <it>Nkx2.2 </it>mutant animals, alpha- and beta-cell development is severely impaired whereas a ghrelin-expressing cell population is found augmented.</p> <p>Notably, <it>Arx </it>transcription is clearly enhanced in <it>Nkx2.2</it>-deficient pancreata. Hence in order to precise the functional link between both factors we performed a comparative analysis of <it>Nkx2.2/Arx </it>single- and double-mutants but also of <it>Pax6</it>-deficient animals.</p> <p>Results</p> <p>We show that most of the ghrelin⁺cells emerging in pancreata of <it>Nkx2.2</it>- and <it>Pax6</it>-deficient mice, express the alpha-cell specifier Arx, but also additional beta-cell related genes. In <it>Nkx2.2</it>-deficient mice, Arx directly co-localizes with iAPP, PC1/3 and Pdx1 suggesting an Nkx2.2-dependent control of <it>Arx </it>in committed beta-cells. The combined loss of <it>Nkx2.2 </it>and <it>Arx </it>likewise results in the formation of a hyperplastic ghrelin⁺cell population at the expense of mature alpha- and beta-cells. Surprisingly, such <it>Nkx2.2^-/-Arx^-</it>ghrelin⁺cells also express the somatostatin hormone.</p> <p>Conclusions</p> <p>Our data indicate that Nkx2.2 acts by reinforcing the transcriptional networks initiated by Pax4 and Arx in early committed beta- and alpha-cell, respectively. Our analysis also suggests that one of the coupled functions of Nkx2.2 and Pax4 is to counteract <it>Arx </it>gene activity in early committed beta-cells.</p

Role of Nkx2.2 and Arx in the development of the pancreatic endocrine cells

Die Bauchspeicheldrüse lässt sich gemäß ihrer funktionalen Eigenschaften in zwei Kompartimente unterteilen: Exokrine Zellen zur Produktion von Verdauungsenzymen und endokrine Zellen zur Produktion Blutzucker-regulierender Hormone. Endokrine Zellen aggregieren typischerweise in kugelförmigen Anordnungen, den Langerhans'schen Inseln, die im exokrinen Gewebe eingebettet sind. Es werden fünf endokrine Zelltypen aufgrund ihrer Hormonproduktion unterschieden: Beta-, Alpha-, Delta-, PP- und Epsilon-Zellen welche Insulin, Glucagon, Somatostatin, Pankreatisches Polypeptid bzw. Ghrelin produzieren. Die Differenzierung pankreatischer Vorläuferzellen in diese endokrinen Subtypen unterliegt der Steuerung durch diverse Transkriptionsfaktoren. Knockout- und Überexpressions-Studien haben offenbart, dass der Transkriptionsfaktor Arx für die Ausbildung Glucagon-produzierender Alpha-Zellen essenziell ist. Arx-Knockout Mäuse entwickeln keine Alpha-Zellen wohingegen die Populationen der Beta- und Delta-Zellen vergrößert ist (Collombat et al., 2003). Die Überexpression von Arx in pankreatischen Vorläufern resultiert in einer Zunahme von Alpha- aber auch PP-Zellen auf Kosten der Beta-und Delta-Zellpopulation (Collombat et al., 2007). Nkx2.2, ein Transkriptionsfaktor aus der Klasse der NK-Homeobox-Gene, In Nkx2.2-Knockout-Mäusen sind die Beta- und Alpha-Zell Populationen stark reduziert, wohingegen ein Ghrelin-exprimierender Zelltyp dominiert. Interessanterweise sind in Nkx2.2-defizienten Pankreata fünf-fach erhöhte Arx-Transkriptmengen zu detektieren (Sussel et al., 1998, Chao et al., 2007). Daraus ergab sich die Frage nach der funktionellen Verbindung von Nkx2.2 und Arx. Detaillierte Analysen der Pankreata von Wildtypen, Nkx2.2-/- / Arx- Einfach- und Doppelmutanten, lassen den Schluss zu, dass die kombinierte Aktivität von Nkx2.2 und Arx zur Entwicklung der Alpha-Zellen notwendig ist. Im Gegensatz dazu erscheint Nkx2.2 in entstehenden Beta-Zellen notwendig zur Kontrolle der Arx-Expression. Wie bereits angesprochen resultiert die Überexpression von Arx in pankreatischen Vorläufern in der Bildung zahlreicher Glucagon- aber auch PP-exprimierender Zellen (Collombat et al., 2007). Daraus ergaben sich die Fragen ob (1.) Arx ausreichend ist um diese Differenzierungsprogramme zu aktivieren und (2.) in welchem spatio-temporalen Kontext diese Programme initiiert werden. Zur Beantwortung dieser Fragen wurde eine transgene Linie erzeugt, mit Hilfe derer ein chemisch induzierbares ArxER-Fusionsprotein in pankreatischen Vorläuferzellen Arx-defizienter Tiere aktiviert werden konnte. Die Aktivierung von ArxER zu frühen Stadien der Pankreatogenese resultierte dabei in der vornehmlichen Bildung Glucgon+ Zellen wohingegen die Aktivierung ab Embryonaltag 13.5 zusätzlich in der Bildung zahlreicher PP+ Zellen resultiert. Diese Ergebnisse zeigen, dass Arx ausreichend ist um diese Differenzierungsprogramme zu aktivieren. Ein weiterer Aspekt dieser Arbeit war die Funktion des Transkriptionsfaktors Pax4 in Beta-Zellen adulter Mäuse. Mehrere Studien offenbarten, das Pax4 zur Bildung der Beta-Zellen essenziell ist. In Pax4-Knockout-Tieren ist die Entwicklung von Beta-Zellen fast vollständig verhindert (Sosa-Pineda et al., 1997). Aufgrund der daraus resultierenden frühen Letalität dieser Mutanten (2 Tage nach der Geburt) blieb jedoch offen ob Pax4 auch in reifen Beta-Zellen adulter Tiere eine Funktion zukommt. Zur Beantwortung dieser Frage wurde eine konditionale Pax4-Knockout Linie erzeugt. Die Beta-Zell spezifische Deletion von Pax4 mit Hilfe einer Insulin-Cre Linie führte zu keiner offensichtlichen Beeinträchtigung normaler Beta-Zellfunktionen in der Maus. Diese Ergebnisse zeigen, dass Pax4 zwar maßgeblich an der Spezifizierung endokriner Vorläufer in Richtung eines Beta-Zellschicksals beteiligt ist, aber mit beginnender Insulin-Produktion redundant wird

Evaluation of the Panbio™ COVID-19 IgG rapid test device performance

Background: The Panbio™ COVID-19 IgG Rapid Test Device (“Panbio™”) detects IgG antibodies against the SARS-CoV-2 spike protein from viral infection or vaccination. Objectives: To determine the diagnostic sensitivity and specificity of the Panbio™ professional use test, using fingerstick whole blood and venous plasma. Study design: Fingerstick whole blood and venous plasma from each participant were tested with Panbio™ and compared against the SARS-CoV-2 IgG II assay on the Abbott Architect™ platform (Europe) or the equivalent AdviseDx SARS-CoV-2 IgG II Abbott Alinity i™ platform (US). 447 evaluable participants were enrolled across 6 US and 9 European clinical centers. Results: For unvaccinated participants with PCR-confirmed infection ≥21 days post-symptom onset, the Panbio™ sensitivity with fingerstick whole blood was 92.6 % (95 % CI: 85.9, 96.7), and the specificity was 97.0 % (95 % CI: 93.1, 99.0). For venous plasma, the sensitivity was 90.0 % (95 % CI: 79.5, 96.2) for participants with PCR-confirmed infection and symptom onset 22–180 days ago; the specificity was 96.3 % (92.2, 98.6). For vaccinated participants, the sensitivity was 98.4 % (95 % CI: 91.2, 100.0) for fingerstick whole blood and 96.7 % (95 % CI: 88.7, 99.6) for venous plasma. Conclusion: The Panbio™ test had high sensitivity and specificity for detecting IgG against the SARS-CoV-2 spike protein