Nat Biotechnol：首次利用干细胞分化出功能完全的胰腺β细胞

胰岛素是一种由胰腺β细胞产生的重要激素。1型糖尿病是由这些细胞的破坏引起的，这导致患者不得不每天多次注射胰岛素来补充损失的胰岛素。

通过移植从脑死亡器官供者的胰腺中分离出来的β细胞，可以恢复糖尿病患者的胰岛素分泌。然而，这种治疗方法还没有被广泛采用，因为要治愈一名糖尿病患者需要来自至少两名供者的β细胞。

长期以来，人们一直试图利用干细胞产生功能性β细胞，这可能使这种疗法越来越普遍。然而，到目前为止，由干细胞产生的β细胞还不成熟，对胰岛素分泌的调节能力较差。这可能是在美国正在进行的基于未成熟的β细胞的临床试验中没有取得突破的部分原因。

在一项新的研究中，由芬兰赫尔辛基大学的Timo Otonkoski教授领导的一个研究团队进行了开拓性的研究工作，以优化由干细胞产生的胰腺β细胞细胞的功能。他们首次证实了干细胞能够形成在结构和功能上都非常接近正常胰岛β细胞的细胞。相关研究结果于2022年3月3日在线发表在Nature Biotechnology期刊上，论文标题为“Functional, metabolic and transcriptional maturation of human pancreatic islets derived from stem cells”。

论文共同第一作者、赫尔辛基大学的Väinö Lithovius说，“在我们的研究中，胰岛素分泌在由干细胞产生的细胞中得到了正常的调节，而且这些细胞对葡萄糖水平变化的反应甚至比从器官供者身上分离出来的作为对照的胰岛更好。”

对β细胞功能的最全面调查

这些作者在细胞培养物和小鼠研究中都证明了干细胞衍生的β细胞的功能。在小鼠实验中，他们证实移植到小鼠体内的干细胞衍生β细胞开始有效控制它们体内的葡萄糖代谢。

产生胰岛素的胰岛β细胞，图片来自Masur / Wikimedia Commons。

论文共同作者、赫尔辛基大学的Jonna Saarimäki-Vire说，“小鼠的血糖水平比人类高，大约是8～10mM。在细胞移植后，该水平下降到人类的水平，大约为4～5 mM。它保持在这个水平，这就表明干细胞衍生的细胞移植物能够调节小鼠的血糖水平。”

如今发表的对β细胞功能的研究是该领域最全面的：除了胰岛素分泌外，这些作者还研究了调节胰岛素分泌的系统的功能，包括代谢和离子通道，而且也将这些研究结果与发育过程中发生的基因表达联系起来。

论文通讯作者、赫尔辛基大学的Timo Otonkoski说，“我们的研究将有助于进一步提高干细胞衍生性胰岛细胞的产生，这将使其更容易被用于疾病建模和细胞治疗。”

论文共同作者、瑞典乌普萨拉大学的Anders Tengholm教授说，“我相信国际学术界重视我们为验证干细胞衍生性胰岛细胞作为糖尿病研究和细胞疗法的工具而做出的努力。”

来源：cell

参考资料：
Diego Balboa et al. Functional, metabolic and transcriptional maturation of stem cell derived beta cells. Nature Biotechnology, 2022, doi:10.1038/s41587-022-01219-z.

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