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...     

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。     

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。     

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。     

利用成体干细胞治疗糖尿病

糖尿病是一类严重的代谢疾病, 正危害着世界上越来越多人口的健康。胰岛移植是一种治疗糖尿病的有效方法,却因供体缺乏和移植后免疫排斥问题制约了其广泛应用。干细胞为具有强增殖能力和多向分化潜能的细胞, 是利用细胞替代疗法治疗重大疾病的细胞来源之一, 其中成体干细胞因不存在致瘤性及伦理道德问题而被人们寄予厚望。成体胰腺干细胞在活体损伤及离体培养条件下均能产生胰岛素分泌细胞, 肝干细胞、骨髓干细胞和肠干细胞等在特定离体培养条件下或经过遗传改造后也均可产生胰岛素分泌细胞, 将这些干细胞来源的胰岛素分泌细胞移植到模型糖尿病小鼠中可以治疗糖尿病。因而, 成体干细胞可以为细胞替代疗法治疗糖尿病提供丰富的胰岛供体来源。     

基因工程胰岛素分泌细胞的研究

在体外构建胰岛素分泌细胞系作为糖尿病患者的胰岛细胞的代用品是国外进行糖尿病基因治疗的主要内容。１．β细胞系工程β细胞是人胰腺郎格罕氏细胞,早已被用来治疗糖尿病［１］,但是用胰腺移植治疗糖尿病有免疫排斥、供体有限以及必须纯化胰腺等困难。β细胞工程则可避...     

干细胞诱导分化为胰岛素分泌细胞的研究现状

胰腺或胰岛细胞移植是目前治疗Ⅰ型糖尿病和部分Ⅱ型糖尿病效果最理想的方法,但因来源组织短缺及需要终生服用免疫抑制剂等问题限制了它的广泛应用.利用胰腺或胰腺外的多能干细胞产生胰岛样细胞有望克服上述问题而用于治疗糖尿病.本文就将干细胞诱导分化为胰岛样细胞中所用的重要的转录因子和可溶性诱导因子及其作用以及胰岛素分泌细胞的来源做一综述.     

胚胎干细胞向胰岛素分泌细胞定向分化的研究进展

I型糖尿病是胰岛β细胞破环的自身免疫性疾病.I型糖尿病胰岛移植是治疗I型糖尿病的有效方法.胚胎干细胞能够分化为包括胰岛素分泌细胞在内的多种细胞类型.胚胎干细胞是治疗I型糖尿病的潜在来源.综述了近年来胚胎干细胞分化为胰岛素分泌细胞的研究进展,主要阐述了胰腺发育的转录因子和不同的分化方法.     

胰高血糖素样肽-1在构建胰岛样细胞中的应用

糖尿病治疗的主要方向之一是胰岛细胞的替代疗法,但供体来源不足成为阻碍其临床应用的难题。胰高血糖素样肽-1是体内的一种促胰岛素激素,对胰岛β细胞的增殖、分化均起重要作用。目前,利用胰高血糖素样肽-1构建多种细胞成胰岛样细胞,以作为移植胰岛细胞替代物成为研究的热点。     

32例初诊2型糖尿病胰岛素短期强化治疗的临床观察

目的:探讨短期胰岛素强化治疗对改善2型糖尿病患者的胰岛β细胞功能和血糖控制的影响。方法:采用自身前后对照,观察32例初诊2型糖尿病患者接受2周胰岛素强化治疗前后胰岛β细胞对血糖刺激的胰岛素分泌的变化及血糖控制的影响。结果:治疗2周前后患者胰岛素分泌曲线发生显著改善,血糖控制良好。结论:短期强化胰岛素治疗可以快速稳定控制血糖和显著改善胰岛β细胞功能,部分患者甚至不用任何降糖药物,仅通过饮食、运动就可获得良好的血糖水平。     

胰高血糖素样肽-1与Ⅰ型糖尿病治疗

近年来研究表明,胰高血糖素样肽-1（GLP-1）对胰岛β细胞的分化、增殖均起重要作用,包括抑制β细胞凋亡、刺激β细胞增生、诱导干细胞分化为胰腺内分泌细胞,从而使被破坏的胰岛细胞恢复分泌胰岛素的功能,这些作用为其治疗Ⅰ型糖尿病提供了证据,使其成为Ⅰ型糖尿病治疗领域研究的热点。     

脐带间充质干细胞在糖尿病治疗中的研究进展

糖尿病是一种以高血糖为特征的代谢性疾病,胰岛β细胞功能衰竭和胰岛素抵抗是糖尿病的主要病因。然而,目前的治疗方法,如口服抗糖尿病药物及胰岛素注射,尚不能逆转胰岛β细胞功能衰竭,而胰腺移植又受到供体来源的限制。随着干细胞与再生医学的发展,脐带间充质干细胞(umbilical cord mesenchymal stem cells,UC-MSCs)由于来源丰富、免疫原性低、无伦理问题等,成为治疗糖尿病的理想细胞类型。现就UC-MSCs在糖尿病治疗中的研究进展进行综述,为UC-MSCs移植治疗糖尿病的临床应用研究提供参考。     

lncRNA TUG1在胰岛β细胞分泌胰岛素中的功能研究

目的:关于lncRNA TUG1在体内外胰岛β细胞分泌胰岛素中的功能研究。方法:通过qRT-PCR检测lncRNA TUG1在小鼠胰腺,脑,肌肉等不同组织的表达。体外干扰MIN6胰岛素瘤细胞系lncRNA TUG1后,通过MTT法和流式细胞计数检测对β细胞增殖和周期影响;通过GSIS检测β细胞不同糖浓度刺激下的胰岛素分泌水平;采用qRT-PCR检测β细胞Insulin及相关特异转录因子Pdx1,Maf A,Neuro D,Glut2的变化;外源性封闭正常成年小鼠中lncRNA TUG1的表达后,采用ELISA法检测对血清胰岛素的影响,采用免疫组化检测对胰岛形态的影响。结果:lncRNA TUG1在胰腺组织中高度表达。干扰lncRNA TUG1后可致β细胞增殖活力受到抑制,糖刺激下的胰岛素分泌水平下降,Insulin及相关特异转录因子Pdx1,Maf A,Neuro D,Glut2减少;外源性封闭正常成年小鼠中lncRNA TUG1的表达后,血清胰岛素减少,胰岛面积减小。结论:干扰lncRNA TUG1后在体内外均可导致胰腺β细胞分泌胰岛素减少,提示lncRNA TUG1可在体内外影响β细胞的胰岛素分泌,lncRNA TUG1是调节胰岛β细胞功能的因素之一。     

棕榈酸诱导胰岛β细胞氧化应激和内质网应激的研究进展

2型糖尿病（T2DM）主要由胰岛β细胞的胰岛素分泌缺陷和胰岛素抵抗引起。棕榈酸作为人体内最丰富的游离脂肪酸之一，其体内含量过高易造成脂代谢紊乱，诱导胰岛β细胞功能障碍及胰岛素抵抗。这与T2DM的发生发展密切相关，但具体机制尚未完全明确。棕榈酸诱导胰岛β细胞发生的氧化应激和内质网应激（ERS）是影响胰岛β细胞功能以及破坏胰岛素信号传导的关键应激途径。棕榈酸通过增加线粒体氧化、二酰基甘油-蛋白质激酶C-还原型辅酶Ⅱ途径、改变线粒体呼吸链正常功能和炎症刺激加重氧化应激，通过影响内质网折叠能力、破坏胞内蛋白运输途径、上调未折叠蛋白反应相关转录因子、棕榈酰化、降解羧肽酶E和减少内质网中Ca2+促进ERS，加剧胰岛β细胞功能障碍和凋亡，最终导致T2DM的发生与发展。本文综述了棕榈酸与胰岛β细胞内氧化应激和ERS的关联性，介绍了蛋白激酶R抑制剂、人参皂苷Rg1和三黄汤等具有潜力的中、西医靶向干预药物，为T2DM的临床治疗提供新思路。     

依法克生对大鼠胰岛细胞损伤的保护作用

目的探讨炎症因子对体外培养大鼠胰岛细胞的损伤情况及依法克生可能的保护作用。方法将分离、纯化的SD大鼠胰岛细胞置于体外培养,观察炎症因子IL-1β不同浓度(0.1~10 ng/ml)和不同作用时间(0~48 h)下对胰岛细胞分泌功能影响。胰岛细胞分为对照组、IL-1β组和依法克生组,用单因素方差分析比较各组在低糖和高糖环境下的胰岛素分泌,观察依法克生对胰岛素分泌的影响,对胰岛功能IL-1β损伤的保护作用,并比较三组间胰岛细胞凋亡率。结果高糖浓度下,随IL-1β浓度升高,胰岛素分泌下降(P0.001),随作用时间延长,胰岛素分泌亦减少(P0.001),IL-1β浓度超过5.0 ng/ml、时间超过24 h抑制作用较为明显。依法克生组胰岛素分泌较IL-1β组明显升高(P0.001),与对照组无差异。胰岛细胞凋亡在IL-1β组(49.7±15.5)﹪高于对照组(9.7±2.5)﹪(P0.01),在依法克生组(15.7±5.5)﹪低于IL-1β组(P0.01),提示干预后胰岛细胞凋亡明显减少。结论 IL-1β抑制高糖环境下胰岛素的分泌,并存在剂量和时间依赖关系。依法克生加入体外培养的胰岛细胞中,可有效防止IL-1β诱导胰岛细胞损伤,逆转被抑制的胰岛分泌功能,并减少胰岛细胞凋亡。     

胰腺早期发育及终末分化细胞重编程为胰岛β细胞的研究进展

1型糖尿病是一种由于自体免疫细胞破坏分泌胰岛素的?细胞而引起胰岛素绝对缺乏的自体免疫病。疾病患者需要依靠外源性途径来补给胰岛素,但胰岛素注射治疗不能根治病症,也不能有效地预防糖尿病并发症。多能性干细胞以及体细胞重编程产生胰岛素分泌细胞为根治1型糖尿病提供了可能。编程性的细胞能被用来进行移植治疗和药物筛选,为1型糖尿病的治疗带来了新的希望。当前,通过相关转录调节因子重编程终末分化细胞为胰岛?细胞已经取得了很大进展。文章对胰腺早期发育、胰腺相关转录调控因子及目前利用终末分化细胞重编程产生胰岛?细胞的研究内容进行了综述。     

胰岛素分泌细胞移植治疗Ⅰ型糖尿病的研究进展

Ⅰ型糖尿病(typeⅠ diabetes mellitus,T1DM)是目前严重危害人类健康的常见病、多发病,全世界约有2%~5%的人患有此种疾病,且呈逐年增长趋势,多见于儿童和青少年。从降糖药物到胰岛素,从胰腺移植到胰岛移植,T1DM的治疗经历了一个漫长的过程。近年来研究发现,由胚胎干细胞(embryonicstemcells,ESC)、胰腺干细胞及其它组织干细胞等诱导分化为胰岛素分泌细胞(insulin-serectingcells,ISC),可望解决移植过程中存在的供体不足的问题。着重介绍了几种ISC的来源和诱导分化途径,分析了各种途径的优势及不足。     

干细胞定向分化胰岛β细胞新进展

在治疗糖尿病领域里,干细胞定向分化成胰岛β细胞是目前新颖又有前景的一种糖尿病治疗策略,不仅克服了注射胰岛素所带来的并发症,还避免了胰岛移植供体来源的短缺不足。目前供体细胞的材料主要有从胰腺中分离出的胰腺干细胞/胰腺祖细胞、胰腺导管细胞、胰腺泡细胞、肝实质细胞、小肠细胞、神经干细胞、ES细胞以及近来研究热点之一的iPS细胞。以上这些细胞都被证明或多或少具备分化成胰岛素分泌的细胞形态的潜力。在体外分化技术方面,国际上有D’Amour法、Lumelsky法等。现对干细胞定向分化胰岛β细胞的一些研究概况作简单评述。     

游离锌离子和锌转运体-8在小鼠胰岛β细胞中的定位

目的观察游离锌离子和锌转运体-8(zinc transporter-8,ZNT-8)在小鼠胰腺定位,探讨游离锌离子和ZNT-8与胰岛素分泌的关系。方法应用金属自显影(AMG)染色技术显示小鼠胰腺中游离锌离子的定位,应用RT-PCR和免疫组织化学ABC法分别在mRNA水平和蛋白水平检测ZNT-8在小鼠胰腺内的表达,应用免疫荧光双标技术证明ZNT-8在小鼠胰岛β细胞内与胰岛素的共存。结果小鼠胰腺外分泌组织和胰岛均含有游离锌离子;在胰岛中,游离锌离子均匀分布在包括β细胞分布区在内的各个区域。胰腺组织表达ZNT-8 mRNA,ZNT-8主要表达于胰腺内分泌部胰岛中;在胰岛β细胞中,ZNT-8与胰岛素共存。结论游离锌离子在小鼠胰岛β细胞的存在及ZNT-8在小鼠胰岛β细胞中与胰岛素的共存提示ZNT-8可能通过参与胰岛β细胞内游离锌离子的转运而调节胰岛素的分泌。     

糖尿病细胞治疗的研究进展

糖尿病细胞治疗能重建胰岛β细胞功能,为治愈糖尿病提供了可能。胰岛移植是一种能够稳定控制血糖并且耐受良好的治疗手段,可有效改善血糖代谢及并发症的发生发展,提高生活质量,但稀缺的胰腺供体和长期免疫排斥治疗引发了多能干细胞的相关性研究,目前已在糖尿病小鼠的基础试验中证实了其具有逆转糖尿病的潜能,然而安全是其致命的弱点。近些年,针对胰腺祖细胞的体外研究显示通过化学方法可以刺激腺泡或α细胞转化为β细胞新生并在不需要移植的情况下改善胰腺功能,规避不良反应。所以,糖尿病细胞治疗是潜能与风险并存的,只有扬长避短,才能为糖尿病治疗提供新的有效的方法。