靶向細胞骨架可讓人干細胞更有效地分化為產(chǎn)生胰島素的細胞

在一項新的研究中，來自美國華盛頓大學圣路易斯醫(yī)學院的研究人員將人干細胞轉(zhuǎn)化為產(chǎn)生胰島素的細胞（insulin-producing cell，下稱胰島素產(chǎn)生細胞），并在輸注這些細胞的小鼠中證實它們的血糖水平可以控制，并且可以在功能上治愈糖尿病達9個月的時間。相關研究結(jié)果近期發(fā)表在Nature Biotechnology期刊上，論文標題為“Targeting the cytoskeleton to direct pancreatic differentiation of human pluripotent stem cells”。

論文通訊作者、華盛頓大學圣路易斯醫(yī)學院生物醫(yī)學工程學助理教授Jeffrey R. Millman博士說，“這些小鼠患有嚴重的糖尿病，它們的血糖水平讀數(shù)超過500mg/dL，這一水平對人來說可能是致命性的。當我們給它們注射胰島素產(chǎn)生細胞時，它們的血糖水平在兩周內(nèi)就恢復正常并保持這種狀態(tài)達數(shù)個月之久。”

幾年前，正是這些研究人員發(fā)現(xiàn)了如何將人干細胞轉(zhuǎn)化為可產(chǎn)生胰島素的胰島β細胞。當這些細胞遇到血糖時，它們就會分泌胰島素。盡管如此，以前的研究工作仍存在局限性，不能有效控制小鼠的糖尿病。

如今，這些研究人員發(fā)現(xiàn)他們開發(fā)的新技術可以將人干細胞更有效地轉(zhuǎn)化為能夠更有效地控制血糖的胰島素產(chǎn)生細胞。

Millman說，“當試圖將人干細胞轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)生胰島素的β細胞（神經(jīng)元或者心臟細胞）時，一個常見的問題是你還會產(chǎn)生其他不需要的細胞。就β細胞而言，我們可能會得到其他類型的胰腺細胞或肝細胞。”其他類型的胰腺細胞和肝細胞（即非靶細胞）當植入小鼠體內(nèi)時不會傷害任何東西，但它們也不能抵抗糖尿病。

他說：“獲得的非靶細胞越多，治療上相關的細胞（即靶細胞）就越少。你需要大約10億個β細胞才能治愈一名糖尿病患者。但是，如果你制造的細胞中有四分之一實際上是肝細胞或其他胰腺細胞，那么你需要的不是10億個細胞而是12.5億個細胞，這使得治愈這種疾病變困難了25%。”

通過使用這種新技術，Millman團隊發(fā)現(xiàn)它產(chǎn)生的非靶細胞要少得多，而且獲得的β細胞具有改善的功能。這種技術靶向細胞骨架。細胞骨架決定了細胞的形狀，并使得細胞與其周圍的環(huán)境相互作用，從而將物理信號轉(zhuǎn)換為生化信號。

他說，“這是一種完全不同的方法。在此之前，我們需要鑒定出各種蛋白和因子并將它們添加到細胞中以觀察會發(fā)生什么。隨著我們更好地理解這些信號，我們已能夠讓這個過程的隨機性下降。”

了解這個過程使得Millman團隊能夠生產(chǎn)更多的β細胞。重要的是，這種新技術可以有效地適用于來自多個來源的人干細胞，從而極大擴展了它在疾病研究中的能力。

Millman說，“我們能夠制造出更多的β細胞，這些細胞在小鼠體內(nèi)發(fā)揮更好的功能，其中的一些小鼠可被治愈超過一年的時間。”

他解釋說，在將這種策略用于治療糖尿病患者之前，還有很多事情要做。他們將需要在較大的動物模型中對這些細胞進行較長時間的測試，并努力讓這一過程自動化，從而有望產(chǎn)生能夠幫助目前需要注射胰島素來控制糖尿病的數(shù)百萬患者的β細胞。不過這項新的研究仍在繼續(xù)當中。