#糖尿病#是严重影响中国老百姓健康的公共问题之一。目前,中国有超过1.3亿糖尿病患者,其中5%-10%糖尿病患者为一型糖尿病患者(T1D)。如果不通过注射胰岛素或胰岛素泵来平衡身体的血糖水平,可能会致命。
T1D患者的胰岛beta细胞被自身的免疫系统杀死,因此不能正常分泌胰岛素来控制血糖浓度。如果可以在体外大量生产胰腺beta细胞并将它们移植回T1D患者体内,就有可能治愈糖尿病。人多能干细胞是体外生产beta细胞最好的起始细胞,因为人多能干细胞可以无限增殖以及拥有分化为身体里各种细胞的能力。
如何把人多能干细胞分化得到内胚层细胞,然后进一步分化得到胰岛祖细胞和beta细胞,这是一个很难的科学问题。自年人胚胎干细胞问世以来,科学家们就一直在努力寻找这个分化问题的答案。现在,来自宾州州立大学生物医学工程和生物学系练小军(XiaojunLanceLian)副教授团队给出了用小分子来分化人多能干细胞到胰岛细胞的答案,该成果近期发表于StemCellReports期刊(题:Generationofpancreaticprogenitorsfromhumanpluripotentstemcellsbysmallmolecules),练小军教授为文章通讯作者,第一作者为蒋宇倩。
在之前的胰岛细胞分化尝试中,其他实验室的研究人员使用生长因子将干细胞分化成各种细胞类型。然而,生长因子昂贵且不稳定,导致分化过程昂贵且效率低下。在这篇新发表的文章中,Lian团队利用了一种称为CHIR(CHIR)的小分子激活Wnt的信号通路,并将人多能干细胞分化至某一种中间类型(中胚层或内胚层)。当Wnt被完全激活时(高浓度CHIR处理细胞),细胞会分化成中胚层、最终会变成成熟的心脏细胞。但是较小剂量的CHIR只能部分激活Wnt通路,导致多能干细胞分化得到内胚层细胞,其可以被诱导成成熟的胰腺β细胞。
作者表示,要想发现这一点很不容易,因为必须精确、仔细地优化CHIR浓度。很多实验室可能只测试CHIR的一种脱靶浓度,并认为单独CHIR不能分化多能干细胞变成内胚层细胞。Lian团队测试了所有可能的浓度,并找到了将干细胞分化为内胚层细胞的精确浓度。”
研究人员给多能干细胞处理了逐渐增加的CHIR浓度。他们发现最低剂量不足以分化干细胞,而高剂量则完全杀死细胞。在第二和第三低剂量下,高达87%的干细胞变成了内胚层细胞。这些细胞可以进一步引导它们变成胰岛β细胞。这些胰岛β细胞表现出了对葡萄糖浓度的敏感性,低浓度葡萄糖产生低浓度胰岛素,而高浓度葡萄糖处理,会产生高浓度的胰岛素,就像体内的健康的胰岛细胞一样。
利用小分子来分化干细胞得到胰岛细胞可以大大降低胰岛细胞生成的成本,同时提供比生长因子方法更稳定的分化方法。高质量同时低价格(物美价廉)的胰岛细胞可以帮助更多经济条件一般的糖尿病患者摆脱糖尿病的折磨。
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