利用干细胞制造出能产生胰岛素的细胞，治疗1型糖尿病
1型糖尿病是由于胰腺不能产生足够的胰岛素来控制血液中的葡萄糖水平而出现的一种疾病，目前尚无治愈方法，对大多数患者来说都很难控制。索尔克研究所(Salk Institute)的科学家们正在开发一种很有前途的治疗方法:用干细胞制造出能产生胰岛素的细胞(称为β细胞)，取代无功能的胰腺细胞。
在2021年6月7日发表在《Nature Communications》杂志上的一项研究中，研究人员报告称，他们已经开发出一种制造β细胞的新方法，这种方法比以前的方法效率更高。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。
“干细胞是一种极有前途的方法，可以用于开发许多细胞疗法，包括更好的1型糖尿病治疗，”索尔克教授Juan Carlos Izpisua Belmonte说，他是这篇论文的资深作者。“这种生产大量安全和功能良好的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(hPSCs)开始。这些细胞可以从成人组织(最常见的是皮肤)中提取，有潜力成为成人体内的任何一种细胞。研究人员使用各种生长因子和化学物质，模拟胰腺的发育过程，逐步诱导hPSCs进入β细胞。
在实验室中从人多能干细胞中提取细胞并不是什么新鲜事，但过去这些珍贵细胞的产量一直很低。用现有的方法，只有大约10%到40%的细胞会变成β细胞。相比之下，用人乳头状细胞培养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中，它们最终可能变成另一种不需要的细胞。
“为了使基于细胞的治疗最终成为患者的可行选择，重要的是让这些细胞更容易制造，”共同第一作者Haisong Liu说，他曾是贝Belmonte实验室的一名成员。“我们需要找到一种方法来优化这一过程。”
为了解决这个问题，研究人员采取了一种分阶段的方法来制造β细胞。他们发现了几种对诱导人多能干细胞成为更特化的细胞很重要的化学物质。他们最终确定了几种混合的化学物质，使细胞的产量达到80%。
他们还观察了这些细胞在实验室中生长的方式。“正常情况下，细胞是在平板上生长的，但我们允许它们在三维空间中生长，”Belmonte实验室博士后、共同第一作者Ronghui Li说。以这种方式培养细胞可以在细胞之间创造更多的共享表面积，并让它们相互影响，就像它们在人类发育过程中所做的那样。
这些细胞生成后，被移植到1型糖尿病小鼠模型中。模型小鼠的免疫系统经过修饰，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下降到正常范围，移植的hPSCs来源的β细胞具有生物学功能。”
研究人员将在实验室继续研究这项技术，以进一步优化β细胞的生产。在开始人体临床试验之前，还需要进行更多的研究来评估安全性问题。研究人员说，这篇论文中报道的方法也可能有助于开发特殊细胞来治疗其他疾病。
其他作者还包括北京大学的Zheying Min等。
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