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顶级大牛Nature最新发表糖尿病重大成果:提高胰岛素分泌细胞产量

日期: 2019年05月09日


    

由哈佛大学科学家领导的一组研究人员改进了将干细胞转化为产生胰岛素β细胞的实验室过程,通过生物和物理分离方法来丰富样本中β细胞的比例。

 

这一研究结果发表在Nature杂志上,可用于改善1型糖尿病患者的β细胞移植。

 

2014年,Douglas Melton实验室首次实现了干细胞转化为功能性β细胞,为患者提供了自己的胰岛素来源。在该初始过程中,β细胞占最终细胞混合物的30%。

 


“要从30%提高,我们需要真正了解其他70%的细胞,”Douglas Melton实验室的研究生,当前研究的第一作者Adrian Veres说,“然而一直我们都无法完成了我们的细胞样本准备,现在,随着单细胞测序的革命性发展,我们可以从无到有了解所有细胞类型。”

 

领导这一研究的是哈佛干细胞研究所联合主任Douglas Melton,多年前他年幼的儿子被确诊患有1型糖尿病,自此之后他一直致力于寻找这种疾病的治疗方法。Melton的女儿Emma同样也罹患1型糖尿病。

 

Melton说,他希望在数年内能够开展利用这些细胞的人类移植试验。

 

两步浓缩

 

“我们应用单细胞测序和分子生物学来描述我们能够从干细胞中制造的细胞种类。最开始就是要了解你正在做的是什么”, Melton说。细胞都含有相同的基因组,但根据哪些基因是活性的或表达而不同而出现不同的细胞类型。研究人员使用单细胞测序来鉴定数万个细胞中表达的完整基因目录。然后根据细胞的表达模式对细胞进行分组。

 

正如所料,一些细胞具有与产生人胰腺激素的细胞相似的基因表达模式:分泌胰高血糖素的α细胞和分泌胰岛素的β细胞。出乎意料的是,研究人员还发现了一种新型细胞,它可以产生神经递质5-羟色胺。

 

该团队还发现了一种仅在β细胞上表达的蛋白质。这意味着他们可以将它作为一种生物“钩子”来从混合物中捕获β细胞。

 

由此研究人员合作开发了第二种富集β细胞的方法:物理分离混合物中的所有细胞,然后将它们聚集在一起。

 

这一方法能丰富了β细胞的数量,技术原理基于这样的假设:分泌激素的细胞彼此之间的吸引力比不分泌激素的细胞之间的吸引力更多。

 

总之,这样就能将转化干细胞样品中β细胞的纯度从30%提高到80%。

 

“我们需要将干细胞衍生的β细胞植入患者体内,更纯净的混合物意味着我们可以使用更小,侵入性更小的装置来提供相同数量的功能细胞,”Semma Therapeutics公司Felicia Pagliuca说。

 

优化混合物

 

控制混合物中β细胞百分比的能力是本研究的关键发现。现在,研究人员可以筛选细胞类型的最佳混合物。

 

“现在我们面临的最大问题是80%的β细胞是否是我们想要的,”Veres说,“也许你需要更多的其他细胞类型来帮助调节β细胞,使它们正常运作。我们还要将找到不同细胞类型的细胞之间如何相互作用的机制。”

 

原文标题:

Charting cellular identity during human in vitro β-cell differentiation

 

转载标题:顶级大牛Nature最新发表糖尿病重大成果:提高胰岛素分泌细胞产量

 

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