Nat Biotechnol:新技術或能將幹細胞成功分化為胰腺β細胞 從而有...

2020-12-05 生物谷

2020年7月19日 訊 /生物谷BIOON/ --自身免疫性損傷所誘發的分泌胰島素的β細胞的缺失會導致1型糖尿病發生，臨床上胰島細胞的移植或能潛在治療糖尿病，但供體的胰腺卻非常稀少；近日，一項刊登在國際雜誌Nature Biotechnology上的研究報告中，來自德國環境健康研究中心等機構的科學家們通過研究開發了一種改進型的多能幹細胞分化技術，其能在體外產生具有良好葡萄糖反應和胰島素分泌的細胞，而這是邁向細胞替代療法的重要一步。

圖片來源：©Helmholtz Zentrum München

人類多能幹細胞（人類胚胎幹細胞和誘導多能幹細胞）能夠分化成為任何一種具有自我更新能力的細胞類型，因此多能幹細胞就是產生特殊細胞類型用於細胞替代療法的最佳來源，比如產生用於治療糖尿病患者的β細胞，然而由於存在較多的分化步驟，目前體外β細胞的分化過程比較複雜，這一過程需要幾乎20種信號蛋白和小型分子來調節細胞的生長和分化，而且能夠持續超過四周時間。在這個多步驟過程中，並不是所有的細胞都能分化為靶向性細胞，其會採用錯誤的分化途徑，這就會導致高度異質性的β細胞群體產生，而其並不具備完全的細胞功能，因此，研究人員就想通過研究改善幹細胞衍生的β細胞的質量。

隨後研究人員開發了一種方法，其能利用高度特異性的胰腺祖細胞來豐富幹細胞的培養，這就能促進幹細胞更有針對性地分化為β細胞；研究者Heiko Lickert教授說道，從發育生物學的角度來看，我們知道胰腺祖細胞在分化第一步的內胚層階段已經被指定，因此我們就需要弄清楚這是否也適用於人類多能幹細胞的分化，隨後研究人員開始分析如何更好地控制內胚層的質量以及其如何分化為特異性的胰腺祖細胞，通過聯合研究後，研究人員識別出了一種名為CD177的單克隆抗體，其能標記內胚層亞群，從而就能時期有效並均勻地分化為特定的胰腺祖細胞；CD177能扮演質量控制者的角色，在其幫助下，研究人員就能在早期觀察到細胞是否會處於爭取的分化軌道上，這樣就能節省大量的時間、精力和金錢。

在內胚層階段利用CD177來豐富幹細胞培養液或能增加特異性胰腺祖細胞的產生，最終就會導致更多成熟功能且能對葡萄糖有效反應的β細胞產生，同時還能改善機體胰島素分泌的模式；當前的β細胞分化步驟能夠產生異質性的細胞群體，其不僅含有β細胞，還含有來自不同細胞譜系的殘留胰腺祖細胞或其它細胞類型，通過CD177的純化不僅能夠改善所產生的β細胞的異質性和質量，還能增加其臨床安全性，而這是邁向1型糖尿病患者幹細胞衍生的β細胞替代療法轉化的關鍵一步。

此外，由於基於CD177所產生的β細胞與人體內的β細胞較為相似，因此CD177步驟或能幫助建立模擬人類胰腺的疾病模型系統，這種新型的分化步驟或能幫助研究者產生功能性的β細胞從而用於藥物篩選和新型療法的開發。（生物谷Bioon.com）

原始出處：

Mahaddalkar, P.U., Scheibner, K., Pfluger, S. et al. Generation of pancreatic β cells from CD177+ anterior definitive endoderm. Nat Biotechnol (2020). doi：10.1038/s41587-020-0492-5

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