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Cell子刊:利用人干细胞治疗糖尿病取得新进展

来源:本站原创 2019-01-26 07:14

2019年1月26日/生物谷BIOON/---致力于开发更有效的糖尿病治疗方法的科学家正在寻求干细胞的帮助。这些细胞能够转化为产生胰岛素的细胞,其中胰岛素是控制血糖的激素。但是,存在一个重大挑战:由这些细胞产生的胰岛素数量是很难控制的。

如今,在一项新的研究中,来自美国华盛顿大学圣路易斯医学院的研究人员证实通过调整诱导人干细胞产生分泌胰岛素的β细胞的配方,由此产生的β细胞对血液中的葡萄糖水平波动更敏感。当他们将这些β细胞移植到不产生胰岛素的小鼠体内时,它们开始在几天内分泌胰岛素,而且数月内持续控制这些小鼠体内的血糖。相关研究结果于2019年1月17日在线发表在Stem Cell Reports期刊上,论文标题为“Acquisition of Dynamic Function in Human Stem Cell-Derived β Cells”。
图片来自Stem Cell Reports, doi:10.1016/j.stemcr.2018.12.012。

论文通讯作者、华盛顿大学圣路易斯医学院生物医学工程助理教授Jeffrey R. Millman博士说,“我们能够克服在之前产生这些细胞的过程中的一个主要弱点。当遇到葡萄糖时,新产生的分泌胰岛素的细胞更快地和更恰当地作出反应。在没有患上糖尿病的人群中,这些细胞表现得更像β细胞。”

这些研究人员如今认为,可能是时候评估这种干细胞方法是否能够产生胰岛素并有效控制人体中的血糖。

2014年,Millman及其团队将皮肤细胞转化为干细胞,而在2016年,他们利用来自糖尿病患者的皮肤细胞做了同样的事情。每次,这些干细胞随后经过多种生长因子处理,从而诱导它们产生分泌胰岛素的β细胞。然而,这些β细胞并没有像他们所希望的那样发挥作用。 他说,“在之前,作为对葡萄糖作出的反应,我们产生的β细胞能够分泌胰岛素,但它们更像是消防龙头,要么产生大量的胰岛素,要么根本不产生胰岛素。在这项新的研究中,新产生的分泌胰岛素的细胞更敏感,而且分泌的胰岛素更能与葡萄糖水平相对应。”

在这项新的研究中,Millman实验室仍然利用人干细胞产生β细胞,但是他们对产生分泌胰岛素的β细胞的“配方”进行了大量改变,在生长和发育的不同时间用不同因子处理这些细胞,从而有助于它们成熟并更有效地发挥作用。

在这个过程完成后,这些研究人员将β细胞移植到免疫系统受到抑制的糖尿病小鼠身上,这样它们就不会对人体细胞产生免疫排斥。这些移植到小鼠体内的β细胞产生的胰岛素水平有效地控制它们体内的血糖,在几个月的时间里功能性治愈它们的糖尿病。对于这项研究中的大多数小鼠来说,这大约是它们实际上能够存活的时间。

作为一名实验室研究员而不是临床医生,Millman说,他无法准确预测这些细胞何时可以用于人体临床试验,但是相信至少有两种方法可能能够在人类患者身上测试干细胞来源的β细胞。他说,“第一种方法是将这些细胞包裹在凝胶之类的东西中,它们具有足够小的孔从而阻止免疫细胞进入,但是同时又大到足以让胰岛素排出。另一个方法是利用基因编辑工具改变β细胞的基因,使得它们能够在移植后逃避免疫系统识别。”

Millman说,如果干细胞来源的β细胞经证实对糖尿病患者是安全有效的,那么他的这种产生这些细胞的方法能够很快地提升到工业规模。仅在他的实验室,他的团队就能在短短几周内产生10亿多个β细胞。(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

Velazco-Cruz L, Song J, Maxwell KG, Goedegebuure MM, Augsornworawat P, Hogrebe NJ, Millman JR. Acquisition of dynamic function in human stem cell-derived beta cells. Stem Cell Reports, Jan 17, 2019. DOI: 10.1016/j.stemcr.2018.12.012.
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