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Nat Biotechnol:靶向细胞骨架可让人干细胞更有效地分化为产生胰岛素的细胞

来源:本站原创 2020-03-08 19:39

2020年3月8日讯/生物谷BIOON/---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将人干细胞转化为产生胰岛素的细胞(insulin-producing cell,下称胰岛素产生细胞),并在输注这些细胞的小鼠中证实它们的血糖水平可以控制,并且可以在功能上治愈糖尿病达9个月的时间。相关研究结果近期发表在Nature Biotechnology期刊上,论文标题为“Targeting the cytoskeleton to direct pancreatic differentiation of human pluripotent stem cells”。
图片来自Nature Biotechnology, 2020, doi:10.1038/s41587-020-0430-6。

论文通讯作者、华盛顿大学圣路易斯医学院生物医学工程学助理教授Jeffrey R. Millman博士说,“这些小鼠患有严重的糖尿病,它们的血糖水平读数超过500mg/dL,这一水平对人来说可能是致命性的。当我们给它们注射胰岛素产生细胞时,它们的血糖水平在两周内就恢复正常并保持这种状态达数个月之久。”

几年前,正是这些研究人员发现了如何将人干细胞转化为可产生胰岛素的胰岛β细胞。当这些细胞遇到血糖时,它们就会分泌胰岛素。尽管如此,以前的研究工作仍存在局限性,不能有效控制小鼠的糖尿病

如今,这些研究人员发现他们开发的新技术可以将人干细胞更有效地转化为能够更有效地控制血糖的胰岛素产生细胞。

Millman说,“当试图将人干细胞转变为产生胰岛素的β细胞(神经元或者心脏细胞)时,一个常见的问题是你还会产生其他不需要的细胞。就β细胞而言,我们可能会得到其他类型的胰腺细胞或肝细胞。”其他类型的胰腺细胞和肝细胞(即非靶细胞)当植入小鼠体内时不会伤害任何东西,但它们也不能抵抗糖尿病

他说:“获得的非靶细胞越多,治疗上相关的细胞(即靶细胞)就越少。你需要大约10亿个β细胞才能治愈一名糖尿病患者。但是,如果你制造的细胞中有四分之一实际上是肝细胞或其他胰腺细胞,那么你需要的不是10亿个细胞而是12.5亿个细胞,这使得治愈这种疾病变困难了25%。”

通过使用这种新技术,Millman团队发现它产生的非靶细胞要少得多,而且获得的β细胞具有改善的功能。这种技术靶向细胞骨架。细胞骨架决定了细胞的形状,并使得细胞与其周围的环境相互作用,从而将物理信号转换为生化信号。

他说,“这是一种完全不同的方法。在此之前,我们需要鉴定出各种蛋白和因子并将它们添加到细胞中以观察会发生什么。随着我们更好地理解这些信号,我们已能够让这个过程的随机性下降。”

了解这个过程使得Millman团队能够生产更多的β细胞。重要的是,这种新技术可以有效地适用于来自多个来源的人干细胞,从而极大扩展了它在疾病研究中的能力。

Millman说,“我们能够制造出更多的β细胞,这些细胞在小鼠体内发挥更好的功能,其中的一些小鼠可被治愈超过一年的时间。”

他解释说,在将这种策略用于治疗糖尿病患者之前,还有很多事情要做。他们将需要在较大的动物模型中对这些细胞进行较长时间的测试,并努力让这一过程自动化,从而有望产生能够帮助目前需要注射胰岛素来控制糖尿病的数百万患者的β细胞。不过这项新的研究仍在继续当中。(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

1.Nathaniel J. Hogrebe et al. Targeting the cytoskeleton to direct pancreatic differentiation of human pluripotent stem cells. Nature Biotechnology, 2020, doi:10.1038/s41587-020-0430-6.

2.Diabetes in mice cured rapidly using human stem cell strategy
https://phys.org/news/2020-02-diabetes-mice-rapidly-human-stem.html
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