Science子刊：人类诱导性多能干细胞可改善眼部视力和血管健康

2022年3月14日讯/生物谷BIOON/---在一项新的多地点早期阶段研究中，来自美国印第安纳大学医学院和阿拉巴马大学伯明翰分校等研究机构的研究人员研究了新的再生医学方法，以更好地管理2型糖尿病的血管健康并发症，有朝一日可能支持患有早期视网膜血管功能障碍的糖尿病患者的眼部血管修复。他们所使用的研究策略包括识别和使用新方法将人类诱导性多能干细胞（hipsC）分化为具有血管修复特性的特定中胚层细胞亚群。相关研究结果发表在2022年3月4日的Science Advances期刊上，论文标题为“Specific mesoderm subset derived from human pluripotent stem cells ameliorates microvascular pathology in type 2 diabetic mice”。

论文共同第一作者、印第安纳大学医学院外科系博士后Chang-Hyun Gil博士说，“血管疾病折磨着世界上数以亿计的人。在这项研究中，我们专注于2型糖尿病的视网膜血管。我们的结果证明了安全、高效和稳健地获得hipsC衍生的特定中胚层细胞亚群可作为一种新的疗法来拯救缺血组织和修复血管疾病患者的血管。这些结果为早期阶段的临床试验奠定了基础。”

在这项新的研究中，这些作者将糖尿病患者和非糖尿病患者的外周血细胞通过基因工程手段重编程为hiPSC，然后将hiPSC分化为特定的血管修复细胞。在注射到2型糖尿病（T2D）视网膜功能障碍的动物模型后，他们发现在血管灌注恢复后，视力和视网膜电图均有明显改善。他们猜测hipsC衍生的血管修复细胞可能作为内皮前体细胞的来源，在这些糖尿病动物受试者体内显示出血管修复特性。

NRP-1+CD31+内皮细胞在功能上类似于ECFC。图片来自Science Advances, 2022, doi:10.1126/sciadv.abm5559。

Gil说，“与使用胚胎干细胞（ESC）不同，经过基因改造的hiPSC没有ESC所具有的限制其潜在使用的伦理挑战，而且hipsC在研究设计和作为人类疾病的细胞疗法应用方面正被越来越多地认为是一种可行的选择。”

根据美国疾病控制预防中心（CDC）的数据，美国有超过3700万人患有糖尿病--占美国人口的11%以上。更重要的是，与糖尿病有关的并发症在18至44岁的青壮年和45至64岁的成年人中都有所上升。这些并发症造成重大的代谢紊乱，从而破坏为心血管、视觉、周围神经和肾脏系统提供营养物的大小微血管，给这些系统造成损伤。2019年，超过11%的18岁及以上的成年人报告了严重的视力问题或失明，超过187万成年人被诊断患有重大心血管疾病。

论文共同作者、印第安纳大学医学院血管生物学研究教授Michael P. Murphy博士说，“Gil博士领导的这项研究代表着在应用诱导性多能干细胞治疗糖尿病并发症方面迈出了重要的一步。”

这些作者将hipsC转化为一种特定的中胚层细胞亚群，该亚群经富集后产生类似于内皮细胞集落形成细胞（endothelial colony forming cell, ECFC）的具有血管修复特性的内皮细胞。内皮细胞存在于血管、淋巴管和心脏内壁，是调节血管功能和炎症反应的主要组成部分。内皮细胞控制血流并调节蛋白从血液转移到组织中。

Gil说，表达KDR、NCAM1和APLNR的特定中胚层细胞亚群（KNA+中胚层细胞）表现出分化成ECFC和在体内形成功能性血管的能力增强，而且这种中胚层细胞群体能够校正受伤视网膜血管的退化。视网膜电图显示神经视网膜的功能增强，视动眼震研究显示视力得到改善。

论文共同作者、印第安纳大学医学院的Mervin C. Yoder博士说，“这项研究的下一个转化工作是将所报告的hipsC分化为KNA+中胚层细胞的研究方案转化为大规模生产工艺。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Chang-Hyun Gil et al. Specific mesoderm subset derived from human pluripotent stem cells ameliorates microvascular pathology in type 2 diabetic mice. Science Advances, 2022, doi:10.1126/sciadv.abm5559.