隨著干細胞技術(shù)的發(fā)展,科學(xué)家們正在嘗試用具有分化潛能的干細胞,在體外大量培育有功能的胰島β細胞,然后移植到糖尿病患者體內(nèi)。不過,這種細胞替代療法在臨床試驗中遇到的一個挑戰(zhàn)是,干細胞產(chǎn)生的β細胞尚未完全成熟,難以有效地根據(jù)體內(nèi)葡萄糖變化調(diào)節(jié)胰島素分泌。 日前,《自然》旗下子刊Nature Biotechnology發(fā)表的一篇論文中,科學(xué)家們帶來了一項令人振奮的積極進展:使用優(yōu)化的方案,生成了功能成熟的胰島細胞。 芬蘭赫爾辛基大學(xué)(University of Helsinki)的研究團隊從功能、代謝和基因表達變化等多個方面對干細胞胰島進行了全面評估,首次證明干細胞分化產(chǎn)生的胰島與直接從動物體內(nèi)分離出來的正常胰島非常相似。 根據(jù)研究人員的描述:“在我們的研究中,胰島素分泌受到的調(diào)節(jié)和正常細胞一樣,細胞對葡萄糖水平變化的反應(yīng)甚至比從用作對照的器官供體中分離的胰島更好?!?/span> ▲由干細胞分化而成的胰島,紅色為產(chǎn)生胰島素的細胞,綠色為產(chǎn)生胰高血糖素的細胞(圖片來源:參考資料[2];Credit:Otonkoski Lab) 研究小組在論文中介紹,他們結(jié)合先前在干細胞生成胰島細胞的進展,以量化的方式全面比較了與原代人類成熟胰島的相似性和差異性,設(shè)計了優(yōu)化的分化方案。尤其是最后的成熟階段,對干細胞分化胰島的細胞結(jié)構(gòu)進行了深度重組,最終使葡萄糖刺激的胰島素分泌達到與原代成年胰島相似的成熟水平。 研究團隊分別在細胞培養(yǎng)物和小鼠體內(nèi)進行了驗證,這些由干細胞產(chǎn)生的β細胞可以在葡萄糖升高的條件下觸發(fā)胰島素分泌?!靶∈蟮难撬礁哂谌祟?,約為8-10毫摩爾。細胞移植后,水平下降到人類的水平,大約4-5毫摩爾,并保持在這一水平。這證明干細胞分化產(chǎn)生的胰島移植后能夠調(diào)節(jié)小鼠的血糖水平?!必撠熂毎浦驳难芯咳藛TJonna Saarim?ki-Vire博士說。 ▲分化方案示意圖(圖片來源:參考資料[1]) 除了調(diào)查胰島素分泌外,研究人員還通過細胞生理學(xué)分析、代謝示蹤實驗、單細胞RNA測序等,深入研究了調(diào)節(jié)胰島素分泌的系統(tǒng)的功能,包括代謝和離子通道,并與體外成熟過程中基因表達發(fā)生的變化相聯(lián)系?!熬C合分析表明,即使干細胞分化的胰島β細胞和原代β細胞之間存在特異性代謝和轉(zhuǎn)錄組差異,也能在體外實現(xiàn)高水平的β細胞功能。”論文總結(jié)。 研究論文的通訊作者Timo Otonkoski教授指出,這項工作將有助于進一步提高干細胞胰島的產(chǎn)量,以便在疾病建模和細胞治療中有廣泛的使用,為糖尿病的細胞療法鋪平道路。期待這項技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,幫助糖尿病患者早日迎來真正治愈的一天。參考資料: [1] Diego Balboa et al., (2022) Functional, metabolic and transcriptional maturation of stem cell derived beta cells. Nature Biotechnology Doi: 10.1101/2021.03.31.437748 [2] Researchers produce fully functional pancreatic beta cells from stem cells for the first time. Retrieved Mar. 4, 2022 from https://www.helsinki.fi/en/news/healthier-world/researchers-produce-fully-functional-pancreatic-beta-cells-stem-cells-first-time