实验室培养较好的胰岛β-细胞可治疗糖尿病

科学家已找到了一种方法来大量制造胰岛β-细胞,并成功地将此β-细胞移植到Ⅰ型糖尿病患者体中.但是,从供体收集来的这种β-细胞只能少量供应于1%需要移植的患者.建立实验生长的β-细胞系,可克服这种供应不足的缺点.在Ⅰ型糖尿病中,免疫细胞杀灭了β-细胞,从而断绝了体内胰岛素的来源.没有胰岛素,体内组织便不能加工糖类,故而Ⅰ型糖尿病患者依赖胰岛素注射.在2005年10月份的Nature Biotechnology上,研究者报道了一种制造β-细胞的技术,它基本上解决了移植用β-细胞供应短缺的问题.该技术的核心是研究者称之为人β-细胞“可逆性无限增殖化”“reversibly immortalized”细胞系技术.首先,研究者从人尸体收集来的胰脏中抽取β-细胞.由于这些β-细胞在体外趋向于迅速死亡,于是研究者便利用其能保持永久复制能力的基因来做实验.含有这种基因的细胞导致一种危险性,即该细胞可能长出肿瘤来.为了对抗这种危险性,研究者建立了一种关闭这种复制的机制.研究者参入了一种分子标志,可引导一种DNA切割酶到达所增加的基因处.该酶的切割定时发生在制造β-细胞后,而在细胞移植前.下一步,研究者从他们建立的β-细胞系中筛选出271个β-细胞系,再从中找出最适合移植的β-细胞系.他们切除了制造肿瘤的β-细胞系,而不管切除的是否是保持永久复制能力的基因;此外,他们切除了不制造胰岛素的β-细胞或其他β-细胞蛋白质的细胞素.最终,只有1个细胞系通过这两个试验.研究者利用筛选出来的β-细胞系,培养出足够的细胞,引入10个缺乏免疫活性的糖尿病小鼠,每个小鼠引入3百万个细胞.研究者报道,这些小鼠保持正常的血糖浓度达30星期之久.实验室里生长的β 细胞制造的胰岛素仅为正常人体β-细胞制造的40%.于是,人移植所需的β-细胞要多于10亿个细胞.这个巨大的数量明确要求大规模的细胞生长,为此大规模地培养细胞,难免引起发生肿瘤的突变.研究者现在的目标是大量生产可逆性无限增殖化细胞,其安全性与疗效能通过FDA美国食品与药物管理局批准而用于临床.研究者指出,他们所制造的β-细胞在移植于人时,仍有受到免疫攻击的危险性.研究者的目的是最终开发出能抵抗免疫攻击的β-细胞系. (李潇摘译自K.Greene:Science News,October 1,2005,Vol.168,p.212)     

1型糖尿病的干细胞治疗研究进展

1型糖尿病是由于产生胰岛素的β细胞特征性的被破坏造成的自身免疫疾病.理想的治疗方法就是通过外源的或内源的移植使胰腺细胞再生.干细胞包括胚胎干细胞和成体干细胞,它们都有各自的特点.最近的数据显示这些干细胞能够在体外特定的培养条件下分化成为胰岛素产生细胞.虽然在很多的案例中,来源于干细胞的胰岛素产生细胞在实验中可以逆转糖尿病模型动物的高血糖,但是,要想达到明确的应用于临床,仍然存在几个问题：主要有与胰岛β细胞相似细胞系的获得、移植后的免疫相容性问题和肿瘤的形成.本文综述了从胚胎干细胞和成体干细胞获得胰岛素产生细胞的不同方法、分化后的细胞移植治疗情况以及干细胞治疗1型糖尿病存在的主要问题和可能解决的办法.     

鼠移植勿需免疫抑制剂

据1990年9月《科学》杂志报道,把免疫系统改建为可接收移植体,并消除移植体在人体中的排异反应已成为一门相当简便的技术.美国宾夕法尼亚大学医学院研究人员成功地把产胰岛素细胞移植到糖尿病大鼠中,且     

Cell Metab:鉴定出调节β细胞生长的分子通路,有助开发出新的糖尿病疗法

正胰腺β细胞通过产生胰岛素而有助维持正常的血糖水平。β细胞受损和丢失会干扰胰岛素产生,从而导致1型糖尿病和2型糖尿病产生。在一项新的研究中,来自美国加州大学圣地亚哥分校的研究人员首次利用单细胞RNA测序绘制出调节β细胞生长的分子通路,从而可能利用这些分子通路诱导它们再生。相关研究结果发表在Cell Metabolism期刊上,论文标题为     

具有乳腺导管再生能力的小鼠乳腺原基细胞群黏附因子的表达特点

乳腺干细胞是研究器官形成、细胞增殖、分化、生存和凋亡等信号通路的理想模型,而近来的研究发现许多成体干细胞的特异性表面标记都与细胞黏附分子(celladhesion molecule,CAM)家族相关.因此,研究胚胎期乳腺干/祖细胞群的黏附分子基因表达特点,对于纯化和鉴定胚胎期乳腺干/祖细胞具有重要指导意义.用成年小鼠乳腺上皮干细胞的标记CD24和CD49f来分选小鼠胚胎期14天乳腺原基细胞群,发现CD24+和CD49f+双阳性的乳腺原基细胞包含两个细胞群:CD24hiCD49f+细胞群和CD24medCD49f+细胞群.它们占乳腺原基总细胞的比例分别为16%和47%.在随后的细胞培养实验和体内移植再生实验中发现,CD24medCD49f+细胞群可以贴壁,而且具有再生乳腺导管的能力,相反,CD24hiCD49f+细胞群既不能贴壁也不具有移植再生能力.这些结果表明,这两个细胞群分别代表不同的细胞类型,而CD24medCD49f+细胞群有可能包含具有自我更新能力的乳腺原基干/祖细胞.挑选了可能与乳腺相关的19个黏附分子,并对这两群细胞进行了定量PCR检测.结果表明,具有乳腺导管重建能力的CD24medCD49f+细...     

Cell Metab:为何一些胰岛β细胞会在1型糖尿病中存活下来?

正在胰腺中,胰岛β细胞是产生胰岛素的细胞。在1型糖尿病中,β细胞因遭受免疫攻击而通常会被杀死。在一项新的研究中,来自美国耶鲁大学和哈佛-麻省理工学院布罗德研究所的研究人员鉴定出一些β细胞如何变化从而在1型糖尿病患者体内发生的自身免疫反应中存活下来。他们说,这一发现可能导致人们开发出恢复糖尿病患者体内的这些β细胞的策略。相关研究结果在线发表在Cell Metabolism期刊上。     

保护胰岛β细胞的体外研究进展

糖尿病是一种由胰岛素分泌缺陷和（或）胰岛素作用缺陷引起的高血糖症性代谢疾病。自Edmonton临床试验取得成功后,胰岛移植成为一种新型治愈糖尿病的方法。但胰岛β细胞在体外分离过程中极易发生凋亡或死亡,且长期的体外培养或冷冻储存也容易令其胰岛素分泌功能逐渐丧失。因此,有效维持或改善β细胞的成活率及功能对胰岛移植的成功至关重要。对胰岛β细胞的体外保护方法进行阐述,并对其研究前景进行展望。     

国外动态

改善免疫系统治疗小鼠糖尿病ＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙＮｅｗｓ 2 0 0 1年 2 1卷 18期 3页报道 :糖尿病治疗的主要研究目标是通过胰岛移植或诱导非胰岛细胞产生足够量的胰岛素等方法永久性治愈该病。美国麻省某医院的研究人员在此方面有所突破。他们研究出用两步法治疗Ⅰ型糖尿病 ,即改善免疫系统以提高产胰岛素的胰岛细胞的耐受性。以此方式获得的逆向自身免疫力能使受到损伤的胰岛再生或修复 ,结果无需治疗而使小鼠保持正常血糖浓度。新治疗方法的第一步是用ＣＦＡ对患糖尿病小鼠进行治疗。ＣＦＡ是诱导产生细胞肿瘤坏死因子 -α(ＴＮＦ…     

人诱导多能干细胞来源功能性胰岛β细胞的体外定向分化方法的建立

1型糖尿病是由胰岛β细胞功能受损、胰岛素分泌不足所致,目前,主要通过外源性胰岛素补充来治疗,但外源性胰岛素无法精准调控血糖,严重低血糖可危及生命。胰岛移植是一种替代疗法,但面临器官供体不足和异种来源胰岛β细胞存在人畜共患病交叉感染风险的问题。因此,获得足量且安全的胰岛β细胞是1型糖尿病细胞治疗面临的难题。本研究旨在通过人诱导多能干细胞(human induced pluripotent stem cells, hiPSCs)在体外向胰岛β细胞分化,提供一种潜在的1型糖尿病治疗新策略。为实现这一目标,我们采用了结合2D和3D培养系统的分化策略,模拟胰岛β细胞的体内发育环境,并使用多种生长因子调节在胰腺发育和β细胞分化中发挥重要作用的关键信号包括Notch信号通路(Notch signaling pathway)、Wnt信号通路(Wnt signaling pathway)、TGF-β/Smad信号通路(TGF-β/Smad signaling pathway)等,在体外将hiPSC定向诱导分化至胰岛β细胞。结果显示,在2D、3D结合的培养条件下,分化过程中定型内胚层细胞,胰腺祖细胞,胰腺...     

备课卡片

肌肉组织有造血细胞　　今年 2月出版的国际权威医学专业刊物——美国《血液学》杂志上 ,刊载了一篇文章 ,介绍了中国医学科学院血液学研究所科研人员的一项研究成果 :在肌肉组织中存在一组有造血细胞分化潜能的细胞群 ,这意味着在白血病类风湿等免疫缺陷性疾病的治疗中 ,肌肉细胞移植将有望替代骨髓移植。中国医学科学院血液学研究所庞文新等研究人员从 1994年起开始对“寻找一种替代异体骨髓移植治疗方法”进行潜心研究。经过 5年多时间 ,在动物实验中 ,他们发现肌肉组织中不仅存在一组颇具造血细胞分化潜能的细胞群 ,而且这一细胞群分化…     

Cell | 首次鉴定出胰岛成体干细胞

糖尿病主要是胰岛β细胞功能失常导致的胰岛素分泌不足引起的，由于缺乏足够的供体胰岛进行移植治疗，许多患者需要终生使用胰岛素维持健康。若可体外培养获取移植用胰岛β细胞，将给糖尿病患者带来巨大福音。中国科学院分子细胞科学卓越创新中心曾艺课题组通过对成年小鼠胰岛进行单细胞转录组测序，成功找到了胰岛中特异表达Procr的成体干细胞，这类Procr+细胞可以在体外培养获得有功能的胰岛类器官(2020年3月19日在线发表，doi:10.1016/j.cell.2020.02.048)。研究人员通过谱系示踪发现这类Procr+细胞可以在正常生理条件下分化出胰岛中所有的细胞类型，包括Alpha、Beta、Delta和PP 细胞。同时，他们通过3D培养体系成功建立了在体外能够迅速地响应糖刺激、分泌胰岛素的有功能的胰岛类器官。并且，这些胰岛类器官移植到糖尿病小鼠体内能够挽救小鼠的糖尿病表型。体内外实验均展示了Procr+细胞的干细胞性质，为未来糖尿病的治疗提供了理论依据和技术支持。     

新生SD大鼠岛源性胰岛祖细胞的分离培养与诱导分化

目的：分离培养新生大鼠岛源性胰岛祖细胞,观察GLP-1（7-36）NH2诱导其向成熟细胞分化作用。方法：分离与纯化胰岛,在含20μg／LEGF和20μg／LbFGF的RPMI1640培养基中分离和扩增胰岛祖细胞．用20nmol／LGLP-1（7-36）NH2诱导分化。用原位杂交、免疫细胞化学染色、二硫腙（DTZ）染色和放射免疫分析等方法对的胰岛祖细胞分化前后细胞特征进行初步鉴定。结果：胰岛祖细胞表达Nestin,不表达PDX-1、InsulinmRNA、Insulin、Somatostatin。以GLP-1（7-36）NH2诱导分化后,部分细胞表达PDX-1、胰岛素mRNA、胰岛素、生长抑素,胰岛样细胞团（Ic＆）形成,其周边细胞DTZ着色。分化3周后培养基中胰岛素释放明显增加。结论：在新生SD大鼠胰岛存在有一类胰岛祖细胞,可以被分离并在体外不断扩增。GLP-1（7-36）NH2可以诱导胰岛祖细胞形成有胰岛素分泌功能的胰岛样细胞团。     

胰高血糖素样肽-1在胰腺中作用机制的研究进展

胰高血糖素样肽-1（GLP-1）是胰高血糖素原基因编码的一种激素,主要由肠道L细胞产生并分泌进入血液。GLP-1能激活胰腺、肾脏、肺、胃、心脏和脑等组织中存在的特异性G蛋白偶联受体（GPCR）。通过GLP-1受体（GLP-1R）的激活,活化腺苷酸环化酶,产生3＇,5＇-环腺苷酸,随后通过cAMP依赖性第二信使途径激活蛋白激酶A和鸟苷酸交换因子。大量围绕胰岛素产生细胞——β细胞开展的研究证明,GLP-1短期作用能够加强葡萄糖依赖性的胰岛素分泌作用,持续的GLP-1R激活也能增加胰岛素的合成,促进β细胞的增殖和新生,抑制β细胞凋亡。GLP-1在胰岛素和胰高血糖素分泌方面的独特作用引发了大量针对GLP-1受体激动剂的研究。我们对胰腺中GLP-1R激活所产生作用的机制进行简要综述。     

胰岛移植的应用及新方法

1型糖尿病是由自体免疫系统破坏胰腺胰岛β细胞引起的,可导致胰岛素严重缺乏。当β细胞被大量破坏时,胰岛素分泌不足引起血糖升高甚至出现酮症酸中毒症状。近年来,胰岛细胞移植发展成为一种有效的治疗1型糖尿病的方法。该文对胰岛移植治疗1型糖尿病的发展史、胰岛移植方法以及面临的问题进行讨论,并详细阐述了提高胰岛移植效率新方法的最新研究进展。这些方法包括扩大供体来源、胰岛细胞和间充质干细胞共移植、应用纳米技术包装胰岛、在胰岛细胞中诱导保护性基因表达等方面。这些新方法可以显著提高胰岛细胞移植效率,不仅可以应用在异体胰岛移植中,也可用在同体胰岛移植过程中。     

《自然-通讯》:胃肠道细胞或可转化为产胰岛素细胞

<正>近日,来自哥伦比亚大学的研究人员通过关闭特殊的单一基因,就可以将人类的胃肠道细胞转化为产胰岛素细胞,这就为开发新型药物来诱导人类机体胃肠道细胞转化为胰岛素生成细胞提供了一定的希望,相关研究刊登于国际杂志Nature Communications上。研究者Domenico Accili博士表示,人们常说开发将一种细胞转变成另外一种细胞的技术需要很长一段时间,目前我们可以通过对单一靶点的操作来得到完整功能的产胰岛素细胞,但我们并没有完全理解这其中所包含的奥秘;大约20年前研究人员就开始研究如何将1型糖尿病患者     

ATP 调控大鼠胰腺β细胞胰岛素分泌的双重作用

实验以大鼠胰腺β细胞为研究对象,采用荧光测钙和全细胞膜片钳膜电容测量技术,研究 ATP 对胞内钙离子信号和细胞分泌的影响,并初步探讨了其作用机制 . 实验表明：胞外 ATP 刺激通过动员细胞内 thapsigargin 敏感的钙库 Ca2+ 释放,使大鼠胰腺β细胞内的游离钙离子浓度显著升高,细胞外的 ATP 信号对β细胞胰岛素分泌有双向调节作用,其一,主要通过降低去极化引起的钙电流而对β细胞胰岛素分泌产生较弱的抑制作用,其二,细胞在静息状态下, ATP 通过动员胞内钙库的 Ca2+ 释放使胞浆中的钙离子浓度显著增加,触发β细胞强烈分泌胰岛素 . ATP 的这种双向调节可能对胰岛素分泌的精确调控具有重要的生理意义 .     

人类干细胞制造的胰岛素获得突破

新华网报道 :以色列研究人员已成功地将人类胚胎干细胞转化为能制造胰岛素的细胞 ,在研究开发幼年型糖尿病治疗方法上取得了突破。干细胞由受精后数日的人类胚胎萃取。在培养皿中转为大量细胞 ,而这些细胞都具有分泌胰岛素的肾脏细胞的重要特征 ,这种细胞称为胰小岛细胞 ,或是贝他细胞。这项发现代表着在以胚胎干细胞治疗第一型糖尿病 ,也就是幼年型糖尿病方面迈出了重要一步。胚胎干细胞有能力转化为任何一种类型的细胞 ,科学家希望将这些干细胞移植到患者体内 ,产生健康的胰小岛细胞 ,分泌与控制胰岛素 ,用来治疗糖尿病。研究人员表示 ,这…     

小鼠自然杀伤细胞在病毒感染应答中受调节性T细胞的调节和许可

自然杀伤细胞（NK细胞）根据其结合自身主要组织相容性复合物（MHC）限制的能力可具有不同的功能。该研究在体内确认了同源造血干细胞移植（HSCT ）或调节性T细胞（Treg细胞）缺失后,NK细胞亚群对抗小鼠巨细胞病毒反应许可的不同生理效应。造血干细胞移植后,许可NK细胞缺失导致在感染早期感染的靶器官病毒载量远远大于未缺失和缺失未许可NK细胞的小鼠。在未缺失许可NK细胞的小鼠接受造血干细胞移植和Treg细胞删除并感染后,C型凝集素样活化受体Ly49H阳性的许可NK细胞优先扩展,并能增加γ干扰素（IFN-γ）生产。与移植总NK细胞群或未许可NK细胞群相比,许可NK细胞亚群移植到免疫缺陷宿主对小鼠巨细胞病毒感染具有更高的抵抗力。在非造血干细胞移植小鼠中,只有同时Treg细胞缺失或中和转化生长因子β（TGF-β）才能检测到许可NK细胞的效应。表明该许可NK细胞是对巨细胞病毒感染初始和快速响应的NK细胞,且由Treg细胞和TGF-β调节。     

胰腺β细胞的发育与代偿

传统观念认为,出生时就已拥有了终生的胰腺β细胞（由它产生胰岛素）。然而,现有证据表明,β细胞群是动态的,通过β细胞功能和β细胞群大小数量的变化来维持血糖浓度局限于一个很狭窄的生理范围内。β细胞群大小数量的增加或减小,可能与β细胞数量（增殖或凋亡）和单个细胞体积（肥大或萎缩）的变化有关。当机体不能精确调控β细胞群的大小数量时,就会发生糖尿病。因此,了解β细胞的发育分化、干细胞起源和代偿机制对防治糖尿病具有重要意义。本文简要介绍这方面取得的进展。     

胰腺α-细胞可以自发变成β-细胞

胰腺中产胰岛素的β-细胞寿命很长,在健康条件下β-细胞几乎终生不复制。然而在代谢增强以及β-细胞受到损伤时它可以表现自我复制。在β-细胞几乎完全被去除的转基因小鼠模型的研究中发现,α-细胞可以自发变成β-细胞,这一发现让试验者看到了糖尿病可能的治疗新方法:通过差异化环境在体外生成β-细胞,或在体内诱导β-细胞再生。