2019年2月19日訊/
生物谷BIOON/---生物學教科書告訴我們，成體細胞類型在分化時獲得的身份保持固定不變。在一項新的研究中，來自瑞士日內瓦大學（UNIGE）的研究人員首次通過誘導產生非胰島素（non-insulin，除胰島素之外的激素）的人胰腺細胞在改變它們的功能後以一種可持續的方式產生胰島素，證實人類細胞的適應能力比以前認為的要大得多。而且，這種可塑性並不是人體胰腺細胞所獨有的。相關研究結果於2019年2月13日在線發表在Nature期刊上，論文標題為「Diabetes relief in mice by glucose-sensing insulin-secreting human α-cells」。
圖片來自Pedro Herrera , UNIGE。
人類胰腺含有幾種類型的內分泌細胞（α、β、δ、ε和Υ），它們產生不同的激素來調節血糖水平。這些細胞聚集在一起，形成較小的稱為胰島的細胞簇。當在沒有功能性β細胞的情況下，血糖水平不再得到控制時，
糖尿病就產生了。日內瓦大學醫學院的Pedro Herrera教授及其團隊已在小鼠身上證實了胰腺能夠通過一種自發性改變其他胰腺細胞的身份的機制來再生新的產生胰島素的細胞。但是人類是否也如此呢？是否有可能人為地促進這種轉變呢？
從一種激素到另一種激素：一種長期的變化為了探索人體細胞是否具有這種適應能力，Herrera團隊使用來自
糖尿病供者和非
糖尿病供者的胰島。他們首先對不同細胞類型進行分類，著重研究了其中的兩種：α細胞（產生胰高血糖素的細胞）和Υ細胞（產生胰多肽的細胞）。Herrera 解釋道，「我們將我們獲得的細胞分成兩組：在一組細胞中，我們僅引入一種螢光細胞示蹤劑，在另一組細胞中，我們添加了表達β細胞特異性胰島素轉錄因子的基因。」
這些研究人員隨後用一種細胞類型一次重建「假胰島（pseudo-islet）」，以便準確研究它們的行為。論文第一作者、日內瓦大學醫學院
遺傳醫學系研究員Kenichiro Furuyama說，「我們首次觀察到細胞聚集在一起甚至形成單型假胰島，促進與胰島素產生相關的某些基因表達，就像這些非β細胞自然地檢測胰島中其他類型的細胞不存在一樣。然而，為了讓這些細胞開始產生胰島素，我們不得不人工地促進一到兩個關鍵的β細胞基因表達。」在這項實驗開始一周後，30％的α細胞在葡萄糖刺激下產生並分泌胰島素。在相同的處理下，Υ細胞在葡萄糖刺激下更有效和更多地產生並分泌胰島素。
在接下來的實驗中，這些研究人員將這些經過基因修飾的人α細胞產生的單型假胰島移植到
糖尿病小鼠體內。Herrera高興地說道，「人體細胞經證實是非常有效的。這些小鼠恢復了！正如預期的那樣，當移除這些人體細胞移植物後，它們再次患上糖尿病。我們利用來自糖尿病供者和非糖尿病供者的細胞獲得了相同的結果，這就表明這種可塑性不會受到這種疾病的破壞。此外，它能夠長期地起作用：在移植6個月後，這些經過基因修飾的假胰島持續分泌人胰島素來應對較高的葡萄糖水平。」
對自身免疫性糖尿病更具抵抗力的細胞對這些經過基因修飾後變成胰島素產生細胞（即產生胰島素的細胞）的細胞的詳細分析結果表明它們保持接近於α細胞的細胞身份。
自身免疫性糖尿病（即1型糖尿病）的特徵在於患者免疫系統破壞產生胰島素的β細胞。鑑於這些經過基因修飾的α細胞不同於β細胞，這些研究人員隨後想知道這些α細胞是否也會受到
自身免疫反應的破壞。為了測試它們的抵抗力，他們將這些α細胞與來自1型糖尿病患者的T細胞共培養。他們發現這些經過基因修飾的α細胞引發了較弱的免疫反應，因此它們相比於天然的β細胞更不容易遭受破壞。」
如今，胰腺移植（通過移植整個胰腺或者優選地僅移植胰島）是在非常嚴重的糖尿病患者中進行的，這是一種侵入性較小的方法。這種技術非常有效，但有它的局限性：與任何移植一樣，它與免疫抑制治療聯合進行。即便如此，這些移植的細胞在幾年後就消失了。
Herrera強調道，「使用人體這種內在的再生能力的想法在這項研究中是有意義的。然而，在根據我們的發現開發相應的治療方法之前，還存在著許多障礙。我們必須找到一種方法--藥物或基因療法---在不影響其他細胞類型的情況下，刺激患者自身胰腺內相關細胞的這種身份變化。」這條路將是漫長的而又艱巨的。（生物谷 Bioon.com）
參考資料：Kenichiro Furuyama et al. Diabetes relief in mice by glucosesensing insulin-secreting human α-cells. Nature, 2019, doi:10.1038/s41586-019-0942-8.