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Nature:糖尿病治疗新希望!新研究将干细胞产生的β细胞产率从30%提高至80%

来源:本站原创 2019-05-13 07:18

2019年5月13日讯/生物谷BIOON/---在一项新的研究中,来自美国哈佛大学等研究机构的研究人员通过使用生物和物理分离方法富集样品中的β细胞,对一种将干细胞转化为产生胰岛素的β细胞的实验室过程进行了改进。这一发现可能可用于改善针对1型糖尿病患者的β细胞移植。相关研究结果于2019年5月8日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Charting cellular identity during human in vitro β-cell differentiation”。论文通讯作者为哈佛大学的Douglas Melton博士。
图片来自Melton laboratory, Harvard University。

2014年,Melton验室首次证实了干细胞能够转化为功能性β细胞,这就为患者提供自己的胰岛素来源迈出了一大步(Cell, 2014, doi:10.1016/j.cell.2014.09.040)。在这种初始的转化过程中,β细胞占最终细胞混合物的30%。

论文第一作者、Melton验室研究生Adrian Veres说,“要从30%提高,我们需要真正了解剩下的70%的细胞。直到最近,我们才能拿出我们的细胞样品,了解那里存在哪些细胞类型。如今,随着单细胞测序的革命,我们能够从一无所知到给出完整的细胞类型清单。”

两步富集

Melton说,“我们采用了单细胞测序和分子生物学技术来描述我们能够利用干细胞制造出的细胞类型。这种操作的开始总是要知道自己在处理什么。”

细胞含有一套相同的基因,但是细胞类型的不同取决于哪些基因是活跃的或表达。这些研究人员使用单细胞测序来鉴定数万个细胞中表达的完整基因目录。然后,他们根据细胞的表达模式对它们进行分组。

正如所料,一些细胞具有与产生人胰腺激素的细胞---产生胰高血糖素的α细胞和产生胰岛素的β细胞---相似的基因表达模式。(出乎意料的是,这些研究人员还发现了一种产生神经递质血清素的新型细胞。)

这些研究人员还发现了一种仅在β细胞上表达的蛋白,即CD49a。这意味着他们可以将它作为一种生物“钩子”来从这种细胞混合物中捕获β细胞。

来自Semma Therapeutics公司的科学家们开发出第二种富集β细胞的方法:通过物理收集分离细胞混合物中的所有β细胞,随后让它们聚集在一起。这种聚集富集了β细胞的数量。它基于这样的假设:产生激素的细胞彼此之间的吸引力要大于不产生激素的细胞。总之,这两种方法将发生转化的干细胞样品中的β细胞纯度从30%提高到80%。

论文共同作者、Semma Therapeutics公司细胞生物学研发副总裁Felicia Pagliuca说,“当我们致力于将干细胞衍生的β细胞植入患者体内时,更纯的细胞混合物意味着我们能够使用更小的微创设备来递送相同数量的功能性细胞。”

优化细胞混合物

控制细胞混合物中的β细胞百分比的能力是这项研究的关键发现。如今,这些研究人员能够专注于细胞类型的最佳混合。

Veres说,“如今,我们面临的最大问题是80%的β细胞是否是我们想要的。也许你需要更多的其他细胞类型来协助调节β细胞,这样它们能够正常运作。我们将找出这些细胞类型之间如何发生相互作用。”(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

Adrian Veres et al. Charting cellular identity during human in vitro β-cell differentiation. Nature, 2019, doi:10.1038/s41586-019-1168-5.
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