靶向細(xì)胞骨架可讓人干細(xì)胞更有效地分化為產(chǎn)生胰島素的細(xì)胞

在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自美國(guó)華盛頓大學(xué)圣路易斯醫(yī)學(xué)院的研究人員將人干細(xì)胞轉(zhuǎn)化為產(chǎn)生胰島素的細(xì)胞（insulin-producing cell，下稱胰島素產(chǎn)生細(xì)胞），并在輸注這些細(xì)胞的小鼠中證實(shí)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(dá)9個(gè)月的時(shí)間。相關(guān)研究結(jié)果近期發(fā)表在Nature Biotechnology期刊上，論文標(biāo)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(xué)圣路易斯醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)助理教授Jeffrey R. Millman博士說(shuō)，“這些小鼠患有嚴(yán)重的糖尿病，它們的血糖水平讀數(shù)超過(guò)500mg/dL，這一水平對(duì)人來(lái)說(shuō)可能是致命性的。當(dāng)我們給它們注射胰島素產(chǎn)生細(xì)胞時(shí)，它們的血糖水平在兩周內(nèi)就恢復(fù)正常并保持這種狀態(tài)達(dá)數(shù)個(gè)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(xì)胞轉(zhuǎn)化為可產(chǎn)生胰島素的胰島β細(xì)胞。當(dāng)這些細(xì)胞遇到血糖時(shí)，它們就會(huì)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(kāi)發(fā)的新技術(shù)可以將人干細(xì)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(xì)胞。

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

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

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

他說(shuō)，“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(xì)胞中以觀察會(huì)發(fā)生什么。隨著我們更好地理解這些信號(hào)，我們已能夠讓這個(gè)過(guò)程的隨機(jī)性下降。”

了解這個(gè)過(guò)程使得Millman團(tuán)隊(duì)能夠生產(chǎn)更多的β細(xì)胞。重要的是，這種新技術(shù)可以有效地適用于來(lái)自多個(gè)來(lái)源的人干細(xì)胞，從而極大擴(kuò)展了它在疾病研究中的能力。

Millman說(shuō)，“我們能夠制造出更多的β細(xì)胞，這些細(xì)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(guò)一年的時(shí)間。”

他解釋說(shuō)，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(dòng)物模型中對(duì)這些細(xì)胞進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)試，并努力讓這一過(guò)程自動(dòng)化，從而有望產(chǎn)生能夠幫助目前需要注射胰島素來(lái)控制糖尿病的數(shù)百萬(wàn)患者的β細(xì)胞。不過(guò)這項(xiàng)新的研究仍在繼續(xù)當(dāng)中。