用糖尿病患者干细胞成功制备β细胞

【字体: 时间:2016年05月12日 来源:生物通

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  最近,美国华盛顿大学医学院和哈佛大学的研究人员,用1型糖尿病患者来源的干细胞,制备了胰岛素分泌细胞——β细胞,从而指出了一种潜在的新方法,来治疗糖尿病。这项研究于5月10日发表在《Nature Communications》杂志上。

  

生物通报道:最近,美国华盛顿大学医学院和哈佛大学的研究人员,用1型糖尿病患者来源的干细胞,制备了胰岛素分泌细胞——β细胞,从而指出了一种潜在的新方法,来治疗糖尿病。这项研究于5月10日发表在《Nature Communications》杂志上。

1型糖尿病患者不能制造出自己的胰岛素,需要定期注射胰岛素来控制血糖。这一新发现指出了一种个性化的糖尿病治疗方法,可能即将成为现实——依赖于患者自己的干细胞来制造新的胰岛素分泌细胞。

研究人员表明,当新的细胞遇见糖的时候,它们可以产生胰岛素。科学家们在细胞培养物和小鼠中检测了这些细胞,在这两种情况下他们发现,细胞对葡萄糖做出了反应,分泌出了胰岛素。

本文第一作者、华盛顿大学医学院医学和生物医学工程助理教授Jeffrey R. Millman博士指出:“从理论上来说,如果我们可以在这些患者当中用新的胰岛β细胞(主要功能是存储和释放胰岛素来控制血糖)替代受损细胞,那么1型糖尿病患者就不需要注射胰岛素了。我们生产的细胞,能感知到葡萄糖的存在,并分泌胰岛素以进行响应。β细胞在控制血糖方面,可以比糖尿病患者做得更好。”

Millman在霍华德休斯医学研究所研究员、哈佛大学干细胞研究所主任Douglas A. Melton实验室工作时开始了这项研究。在那里,Millman使用类似的技术,用未患糖尿病的人来源的干细胞,制备β细胞。而在这些新的实验中,β细胞来自于糖尿病患者皮肤的组织。

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Millman解释道:“我们是否可以用1型糖尿病患者来源的干细胞来制备这些细胞?一直都存在疑问。一些科学家认为,因为组织来自于糖尿病患者,可能存在缺陷,妨碍我们帮助干细胞分化成β细胞。但事实证明,并非如此。”

Millman表示,还需要更多的研究来确保β细胞是由患者来源的干细胞制成,不会引起肿瘤发展——这个问题已经出现在一些干细胞研究中,但是在小鼠研究中一直没有肿瘤的证据,甚至细胞植入后一年,也没有发现。

他说,干细胞来源的β细胞用于人类研究,可能需要三至五年的准备时间。当时,Millman预计,细胞将在一种微创手术过程中,被移植到糖尿病患者的皮肤下,这将使β细胞获得病人的血液供应。他说:“我们设想的是一种门诊手术,在手术中,某种充满细胞的设备将被放置在皮肤之下。”

取代β细胞的想法并不鲜见。二十多年前,华盛顿大学的研究人员Paul E. Lacy博士(已故)和David W. Scharp博士,开始将这些细胞移植到1型糖尿病患者体内。时至今日,在一些临床试验中,患者都成功获得了β细胞移植。然而,这些细胞来自于器官捐赠者提供的胰腺组织。正如所有类型的器官捐献一样,1型糖尿病患者对胰岛β细胞的需求,大大超过了它们的可用性。

Millman表示,这项新技术也可以用在其他方面。因为这些实验已经证明,可以制备1型糖尿病患者组织来源的β细胞,该技术可能还将在其它形式的疾病中发挥作用,包括2型糖尿病、新生儿糖尿病和Wolfram综合症。然后,就有可能在各种形式疾病患者的β细胞上测试糖尿病药物的影响。

众所周知,在1型和2型糖尿病中,体内产生胰岛素的β细胞数量在减少,胰腺不得不拼命产生人体所需的胰岛素。因此,科学家一直在苦苦寻找各种方法,来产生新的β细胞,或寻找β细胞的替代,或刺激β细胞体内再生。2014年3月份,美国范德堡大学的科学家有证据表明,胰腺的胰岛素分泌β细胞具有再生能力。这一惊人的发现,发表在《Cell Metabolism》杂志,向我们表明,通过了解β细胞如何再生,有一天科学家或许可以阻止或逆转糖尿病的上升趋势。相关阅读:四篇论文跟踪胰岛β细胞的再生能力

2015年9月,美国麻省大学医学院的研究人员,发现了一个新的途径,可以触发胰腺β细胞的再生,这一关键的研究进展,可能有助于糖尿病治疗策略的发展。相关研究结果发表在国际著名学术期刊《Journal of Clinical Investigation》。相关阅读:再生胰岛β细胞的新途径

而在今年4月份,由苏黎世联邦理工学院(ETH)生物系统科学和工程系的生物技术和生物工程教授Martin Fussenegger带领的研究小组,完成了至今很多专家都认为是不可能的一项壮举:他们从一名50岁的测试者的脂肪组织中,提取到了干细胞,并应用基因重组使它们成长为功能性的β细胞。相关阅读:惊人之举:用脂肪组织生成β细胞

(生物通:王英)

生物通推荐原文摘要:
Generation of stem cell-derived β-cells from patients with type 1 diabetes
Abstract:We recently reported the scalable in vitro production of functional stem cell-derived β-cells (SC-β cells). Here we extend this approach to generate the first SC-β cells from type 1 diabetic patients (T1D). β-cells are destroyed during T1D disease progression, making it difficult to extensively study them in the past. These T1D SC-β cells express β-cell markers, respond to glucose both in vitro and in vivo, prevent alloxan-induced diabetes in mice and respond to anti-diabetic drugs. Furthermore, we use an in vitro disease model to demonstrate the cells respond to different forms of β-cell stress. Using these assays, we find no major differences in T1D SC-β cells compared with SC-β cells derived from non-diabetic patients. These results show that T1D SC-β cells could potentially be used for the treatment of diabetes, drug screening and the study of β-cell biology.

 

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