一项使用人类干细胞的实验最终逆转糖尿病

一项能够将人类干细胞转化为产生胰岛素的细胞的技术可能为未来的糖尿病治疗带来巨大的希望，最近在小鼠身上看到的结果可以在人类身上成功复制。

在 2020 年的一项研究中，研究人员找到了一种将人类诱导多能干细胞 (hPSC) 诱导为制造胰岛素的胰腺 β 细胞的新方法。当这些产生胰岛素的细胞被移植到诱发急性糖尿病的小鼠体内时，它们的病情很快得到了治愈。

显微镜下的人胰岛素分泌 β 细胞（米尔曼实验室）

“这些老鼠患有非常严重的糖尿病，每毫升血液中的血糖读数超过 500 毫克——这对一个人来说可能是致命的，”华盛顿大学的生物医学工程师杰弗里·R·米尔曼去年 2 月解释说。

“当我们给小鼠注射胰岛素分泌细胞时，它们的血糖水平在两周内恢复正常，并保持了好几个月。”

诱导多能干细胞本质上是原始的、未分化的细胞，具有生长成遍布全身的其他类型细胞的能力。在糖尿病背景下利用这种潜力意味着研究人员可以设计出调整干细胞的方法，使其成为糖尿病患者缺乏的产生胰岛素的细胞，帮助他们控制高血糖并保持健康。

多年来，科学家们一直在研究如何做到这一点，随着我们对干细胞操作背后过程的理解不断增加，在动物模型中取得了一些渐进的成功。

米尔曼的实验室也很忙。2016 年，他们设计了一种产生胰岛素分泌细胞的方法——源自 1 型糖尿病患者——对葡萄糖产生反应。几年后，他们学会了如何提高干细胞衍生的胰腺 β 细胞的胰岛素分泌水平。

在最近的工作中，他们解决了另一个挑战：当空白细胞分化为其他类型的非预期细胞时，减少这些过程中产生的“脱靶”细胞的数量。

“当你试图将人类干细胞转化为产生胰岛素的 β 细胞——或神经元或心脏细胞——时，一个常见的问题是你还会产生其他你不想要的细胞，”米尔曼说。

“就β细胞而言，我们可能会获得其他类型的胰腺细胞或肝细胞。”

研究人员解释说，这些“脱靶”细胞无害，但它们也无法用于控制血糖等目的，这会限制干细胞治疗的治疗效果，因为您正在使用治疗相关性较低的细胞。

然而，这项最近的技术看起来可以使细胞分化保持在目标上。

在 2020 年的研究中，该团队发现驱动干细胞成为胰腺细胞的转录因子与细胞骨架的状态有关，细胞骨架是细胞内的一种支撑结构，充当一种骨架，由各种蛋白质纤维的微丝组成.

其中一种蛋白质称为肌动蛋白，它在细胞功能和细胞分化中起着重要作用。

“我们发现操纵细胞-生物材料相互作用和肌动蛋白细胞骨架的状态改变了内分泌转录因子表达的时间和胰腺祖细胞分化为干细胞衍生的 β 细胞的能力，”作者在他们的论文中解释道。

换句话说，我们可以通过控制肌动蛋白细胞骨架更有效地确保产生胰岛素的细胞的产生，如果该团队的小鼠模型可行的话，这样做的能力预示着干细胞治疗的未来发展。

“我们能够制造出更多的 β 细胞，这些细胞在小鼠体内的功能更好，其中一些细胞治愈了一年多，”米尔曼解释说。没有接受细胞移植的对照动物最终死亡，这就是他们诱发糖尿病的严重程度。

那不是全部。研究人员说，同样的细胞骨架操作也显示出更好地控制其他类型细胞分化的潜力，包括肝脏、食道、胃和肠细胞。如果是这样，该技术可能会增强干细胞对其他类型疾病的治疗，而不仅仅是糖尿病。

当然，我们不能超越自己，因为该方法迄今为止仅在动物身上进行过测试；正如研究人员强调的那样，我们离能够用这种实验性治疗治愈人们的方法还有很长的路要走。

也就是说，结果肯定是有希望的，并且可以为我们可以做到这一点的未来指明道路。

“我们的研究作为一个整体强调细胞骨架动力学与可溶性生化因子协同作用以调节内胚层细胞命运，为改善分化结果开辟了新的机会，”作者总结道。

研究结果发表在《自然生物技术》上。

本文的一个版本于 2020 年 2 月首次发布。

The findings are reported in Nature Biotechnology.

A version of this article was first published in February 2020.