胰腺是一个包含两个不同功能节段的器官，包括外分泌组织和内分泌组织。外分泌组织的主要细胞成分包括腺泡细胞和导管细胞，它们释放有助于食物消化的酶。内分泌室由朗格汉斯胰岛组成，其中α细胞和β细胞通过控制胰高血糖素和胰岛素激素的释放，在调节葡萄糖代谢中发挥着至关重要的作用。外分泌和内分泌区室的细胞功能障碍会导致病理状况，包括 1 型和 2 型糖尿病、胰腺炎和癌症。调节这些不同系统的机制尚不完全清楚。本集合的目标是汇集互补方法，有助于更好地了解健康和疾病期间的胰腺生物学。
分泌胰岛素的 β 细胞功能障碍或死亡会导致糖尿病，这是一种毁灭性的疾病，影响着全球约 10% 的人口1。因此，了解 β 细胞的生理学以找到恢复细胞功能和防止 β 细胞丢失的治疗方法至关重要。细胞内钙信号传导调节多种细胞功能，包括 β 细胞分泌的胰岛素。葡萄糖是主要的胰岛素促分泌剂，可触发 β 细胞中的细胞内钙振荡。这些振荡的同步对于胰岛功能至关重要。胰岛作为调节葡萄糖代谢的关键微生物，在许多动物物种中都是保守的。在Delgadillo等人的方案中，作者使用斑马鱼模型来研究体内β细胞功能。为了进行体内成像，他们在幼虫阶段利用斑马鱼的光学透明度。使用表达荧光报告基因的转基因系，作者进行了实时 Ca2+ 成像，以跟踪对葡萄糖刺激的钙振荡2。在高等脊椎动物中，与斑马鱼不同，所有阶段的胰腺都在不透明的腹腔内。为了规避成像的这种生物学限制，描述了一种“活窗”模型，该模型需要外科手术将透明窗插入小鼠的腹腔3。该窗口的设计旨在产生光学透明度，并将胰腺与腹腔内的肠道隔离开来，从而使胰腺能够固定在成像窗口旁边。作者通过对多种模型（包括血管生物学、胰岛、腺泡细胞组织和胰腺癌）进行成像来描述体内成像方法的效用3。前面提到的体内技术2,3是正交方法，具有明显的优点和局限性，其中包括动物外科作方面的专业知识，基因作的便利性以及与人类生物学相比的遗传相似性。
在动物模型中可以进行体内作;然而，使用人体组织在非临床环境中进行实验需要体外方法。最近，使用来自手术活检或死后供体期间获得的生物标本的活组织切片的方法为胰腺生物学提供了宝贵的见解4,5,6。虽然人体组织与人类疾病最相关，但鉴于人体组织是一种有限的生物资源，小鼠组织也可用于模拟人类疾病。因此，在Stožer等人中，作者对小鼠组织切片的腺泡，胰岛和导管成分进行了钙成像7。这些结果对研究内分泌和外分泌生物学的多个方面具有重要意义。为了使用人类糖尿病组织模拟糖尿病病理学，Huber等人制备了组织切片，他们描述了一种跟踪胰岛和免疫细胞相互作用以及糖尿病期间β细胞功能的方法8。使用共聚焦显微镜，作者进行了活成像和死成像，并记录了糖尿病供体（小鼠 NOD 和人类 T1D）胰岛的功能性钙反应。此外，在免疫细胞攻击胰岛时发生的 1 型糖尿病自身免疫的背景下，作者进行了原位细胞标记以跟踪活切片中的免疫细胞8。重要的是，切片模型描述了当前唯一包含胰腺组织所有细胞结构成分的模型。尽管血流从循环中被切断，但作者重要地描述了一种体外模型，其中可以模拟免疫、胰岛、腺泡和血管成分之间的旁分泌相互作用 5,9,10,11。
与体外和体内方法不同，Felix-Martinez 等人描述了一种计算机方法来定量研究重建胰岛的形态学和连接特性12。根据胰岛激素分泌物（胰岛素、胰高血糖素和生长抑素）的搏动性质进行功能模拟。在正常和改变的细胞比例状态（即糖尿病期间β细胞的损失）或基于细胞融合的类器官方法13,14,15期间对胰岛进行建模时，这种方法的应用将特别有用。
内分泌胰腺控制葡萄糖代谢，而外分泌胰腺控制酶分泌到胃肠道轨道以帮助消化。虽然罕见，但由导管阻塞引起的胰腺炎症可导致急性胰腺炎。周等人描述了一种使用手术模型研究急性胰腺炎的方法。在这里，作者使用化学诱导技术，将牛磺胆酸钠注射到胆胰管中。作者发现总生存期、炎症细胞的存在以及淀粉酶和脂肪酶等胰酶的积累增加发生了显着变化16。鉴于该模型概括了胰腺炎生物学的关键要素，该方法对于验证患有这种危及生命的疾病的患者的新型临床前药物非常重要。
内分泌和外分泌系统功能障碍会立即危及生命，并带来长期的慢性问题。事实上，任一系统功能障碍的后果通常会导致多个系统的功能受损，例如新发糖尿病，这种情况发生在胰腺癌期间近 47% 的患者中17,18。继续努力更好地理解和模拟胰腺病理生理学将提高我们理解和开发治疗糖尿病、慢性胰腺炎和癌症等胰腺疾病的新策略的能力。这里描述的方法提供了研究人员用来研究对胰腺健康和疾病至关重要的生物学的工具的有组织的安排。