糖尿病已成为全球重大健康挑战，其中I型糖尿病需终身依赖胰岛素治疗。hPSCs衍生的胰岛类器官（HILO）为替代治疗提供了新方向，却始终面临功能不成熟、异质性强的关键难题。

近日，来自美国加利福尼亚大学的研究团队发现，FXYD2蛋白既是调控人类胰岛β细胞成熟的核心分子，它通过FXYD2-SRC-TEAD1信号通路驱动β细胞功能完善，而高表达FXYD2的HILO在糖尿病小鼠模型中可有效恢复血糖平衡。

APExBIO为本文研究提供了离子通道化合物库（DiscoveryProbe™ Ion Channel Compound Library，L1030）和盐酸普罗帕酮（Propafenone HCl，B2281）。

离子通道化合物库用于检测胰岛素分泌是否受离子通道的影响。

盐酸普罗帕酮作为钠通道抑制剂，验证了钠离子平衡改变可以增强胰岛素分泌。

为了找到区分β细胞成熟状态的特异性标志物，研究人员分析了公共数据库单细胞转录组测序数据，同时通过免疫荧光检测FXYD2在不同细胞中的定位与表达特征。

结果显示，FXYD2仅在人胰岛β/δ细胞中特异性表达，其表达水平随β细胞成熟逐渐升高，而hPSC衍生的β样细胞FXYD2及钠钾离子通道相关基因表达普遍低于原代胰岛。

这说明，FXYD2是人类β细胞功能成熟的潜在标志物，FXYD2低表达是干细胞衍生β细胞不成熟的共性特征。同时，这些现象与钠钾离子通道有关。

为了明确FXYD2对β细胞胰岛素分泌的调控作用并探索其背后的基因表达调控机制，研究人员在EndoC-βH1细胞和HILO中构建FXYD2敲低和过表达模型。用洋地黄毒苷（FXYD2抑制剂）处理细胞，检测不同刺激下的C肽/胰岛素分泌及离子梯度变化。

结果显示，FXYD2敲低或药物抑制会显著降低葡萄糖、KCl、GLP-1等刺激下的胰岛素分泌，过表达则能增强葡萄糖刺激的胰岛素分泌，调节细胞内钠离子动态平衡。

同时，研究团队对不同细胞进行bulk转录组测序，进行富集分析、GSEA分析及转录因子相关。结果表明，FXYD2过表达会上调胰岛素分泌、无机盐吸收、糖代谢等通路基因，下调细胞周期相关基因，这些基因启动子区富含MAFA、PDX-1等成熟相关转录因子结合基序。在HILO中，FXYD2过表达可以显著上调INS、MAFA、UCN3等成熟相关基因和转录因子。

综上所述，FXYD2可以调节离子梯度，增强人类β细胞葡萄糖刺激的胰岛素分泌，同时通过影响基因表达，推动β细胞从增殖状态向功能成熟状态转变。

研究人员构建V5-TurboID标签的FXYD2慢病毒载体，通过免疫共沉淀结合质谱分析鉴定 FXYD2互作蛋白，并进行激酶磷酸化蛋白组分析。

结果显示，FXYD2与SRC存在相互作用，可增强SRC在Y416/419位点的磷酸化（Y416/Y419位点的磷酸化增强酶活性）、降低Y527位点磷酸化（Y527位点的磷酸化抑制酶活性），进而激活下游AKT/MAPK通路。已有研究证实，FXYD2可作为钠钾ATP酶的抑制因子，与钠钾ATP酶结合并抑制其活性。

为了进一步探究了FXYD2、离子通道活性与SRC信号调控之间的关联，研究人员使用离子通道化合物库（DiscoveryProbe™ Ion Channel Compound Library，L1030）进行筛查，发现普罗帕酮（Propafenone HCl，B2281）等多种钠通道抑制剂可显著增强EndoC-βH1细胞的胰岛素分泌。而用shRNA或siRNA敲低FXYD2，普罗帕酮介导的SRC激活效应会完全消失。

研究人员用达沙替尼或普罗帕酮处理原代人胰岛，结果发现普罗帕酮预处理可增强高葡萄糖和氯化钾诱导的胰岛素分泌，而SRC抑制剂达沙替尼则会部分抑制胰岛素分泌。

综上所述，FXYD2通过抑制钠钾ATP酶调节钠离子动态平衡并激活SRC，构成FXYD2-NKA-SRC轴调控β细胞的胰岛素分泌功能。

已有研究显示，SRC信号通路可以调控下游转录因子TEAD1的表达。本研究中，研究人员观察到FXYD2过表达会导致TEAD1表达上调。

通过构建TEAD1过表达和敲低模型并进行转录组测序，研究人员发现TEAD1过表达能增强UCN3、SIX2等基因表达，敲低则减少MAFA、UCN3等基因表达并抑制胰岛素分泌。而ChIP-seq结果显示TEAD1直接结合MAFA、PDX-1等成熟基因启动子。

这些基因都与β细胞成熟相关，说明TEAD1是FXYD2-SRC通路的下游关键转录因子，直接调控β细胞成熟相关基因表达。

为了探索HILO的优化策略，研究人员构建FXYD2荧光报告细胞系，筛选能够提高FXYD2表达的化合物。结果显示，甲状腺激素（T3）、地塞米松（Dex）和高浓度NaCl能协同促使FXYD2表达上调。

为明确以FXYD2为标志的功能异质性，研究人员对HILO流式分选获得了高表达FXYD2和低表达FXYD2的β样细胞，并用它们分别重新构建了伪胰岛类器官。结果显示，高表达FXYD2的伪胰岛类器官的成熟程度和胰岛素分泌水平等指标显著优于低表达FXYD2的伪胰岛类器官。

以上结果说明FXYD2可以作为筛选功能成熟HILO的分子标记，利用T3、Dex联合高浓度NaCl刺激FXYD2可以优化HILO的制备。

为了检验高表达FXYD2的胰岛类器官的体内治疗效果，研究人员手动挑选了高表达FXYD2和低表达FXYD2的胰岛类器官，分别移植到STZ诱导的糖尿病NOD-SCID小鼠体内，监测血糖、体重和葡萄糖耐受情况。

结果显示，移植高表达FXYD2的胰岛类器官的小鼠高血糖显著改善，体重恢复正常，并且3个月后高表达FXYD2的移植物仍然保持高表达和分泌功能。把移植物切除后，小鼠的血糖又会重新升高。

以上结果表明高表达FXYD2的胰岛类器官在体内具有稳定的血糖调控能力，是功能成熟的胰岛类器官。

本研究揭示了FXYD2调控人类β细胞成熟的完整机制：FXYD2作为膜蛋白，一方面通过抑制钠钾ATP酶引起细胞离子稳态改变，另一方面与SRC蛋白相互作用，最终激活SRC信号通路，促进转录因子TEAD1结合成熟相关基因启动子，最终重塑β细胞基因表达，增强胰岛素分泌功能。

同时，FXYD2可作为β细胞成熟的性标志物，而T3、Dex和高浓度NaCl刺激可以上调FXYD2表达，以此为依据可以高效制备功能成熟的胰岛类器官（HILO）。

这一发现不仅解释了干细胞衍生胰岛类器官异质性和不成熟的核心原因，还为糖尿病细胞替代治疗提供了新的优化和筛选策略。