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研究使干细胞疗法更接近1型糖尿病

当胰腺不能产生足够的胰岛素来控制血液中的葡萄糖水平时,就会出现 1 型糖尿病,这种疾病目前无法治愈,大多数患者难以控制。索尔克研究所的科学家们正在开发一种有前景的治疗方法:使用干细胞来制造可以替代无功能胰腺细胞的胰岛素产生细胞(称为β细胞)。

在 2021 年 6 月 7 日发表在《自然通讯》杂志上的一项研究中,研究人员报告说,他们已经开发出一种比以前的方法更有效的制造 β 细胞的新方法。此外,当这些 β 细胞在 1 型糖尿病小鼠模型中进行测试时,动物的血糖在大约两周内得到控制。

该论文的资深作者、索尔克教授胡安·卡洛斯·伊兹皮苏亚·贝尔蒙特 (Juan Carlos Izpisua Belmonte) 说:“干细胞是一种非常有前途的方法,可用于开发许多细胞疗法,包括更好地治疗 1 型糖尿病。” “这种制造大量安全和功能性β细胞的方法是向前迈出的重要一步。”

在目前的工作中,研究人员从人类多能干细胞(hPSC) 开始。这些细胞可以来自成人组织(最常见的是皮肤),有可能成为成人体内发现的任何类型的细胞。研究人员使用各种生长因子和化学物质,以模拟胰腺发育的逐步方式将 hPSC 诱导到 β 细胞中。

在实验室中从 hPSC 生产 β 细胞并不是什么新鲜事,但在过去,这些珍贵细胞的产量一直很低。使用现有方法,只有大约 10% 到 40% 的细胞会变成β细胞。相比之下,用于从 hPSC 中创建神经细胞的技术的产量约为 80%。另一个问题是,如果未分化的细胞留在混合物中,它们最终可能会变成另一种不需要的细胞。

“为了让基于 β 细胞的治疗最终成为患者可行的选择,重要的是让这些细胞更容易制造,”共同第一作者、贝尔蒙特实验室的前成员刘海松说。“我们需要找到一种方法来优化流程。”

为了解决这个问题,研究人员采取了一种逐步的方法来创建β细胞。他们确定了几种对诱导 hPSC 成为更特化细胞很重要的化学物质。他们最终确定了几种化学物质的混合物,使 β 细胞的产量高达 80%。

他们还研究了这些细胞在实验室中的生长方式。“通常细胞生长在平板上,但我们允许它们在三个维度上生长,”共同第一作者,贝尔蒙特实验室的博士后研究员 Ronghui Li 说。以这种方式培养细胞会在细胞之间创造更多的共享表面积,并允许它们相互影响,就像它们在人类发育过程中一样。

创建细胞后,将它们移植到 1 型糖尿病小鼠模型中,该模型小鼠具有改良的免疫系统,不会排斥移植的人类细胞。“我们发现,在两周内,这些小鼠的高血糖水平降低到正常范围内,”共同第一作者、贝尔蒙特实验室的研究员 Hsin-Kai Liao 说。“移植的 hPSC 衍生的 β 细胞具有生物学功能。”

研究人员将继续在实验室中研究这项技术,以进一步优化β细胞的生产。在开始人体临床试验之前,需要更多的研究来评估安全问题。研究人员表示,本文报道的方法也可能有助于开发专门的细胞来治疗其他疾病。

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