大规模诱导β细胞技术获得突破

  Douglas Melton对糖尿病治疗的研究非常投入，因为他儿子出生后就被诊断为（1型）糖尿病，女儿14岁也被诊断为糖尿病。过去几十年，这位哈佛大学干细胞研究所发育生物学家一直专注于寻找糖尿病治疗的线索。本周他和同事报道了一种具有潜在可行的糖尿病治疗策略，一种可将人类干细胞转化为具有分泌胰岛素功能的胰腺β细胞的配方，β细胞坏死是1型糖尿病发生的核心，一型糖尿病一般是自身免疫系统攻击自身细胞导致β细胞死亡，Douglas Melton的儿子和女儿就是这种情况。当身体内葡萄糖水平增加时，会刺激β细胞释放胰岛素，胰岛素发挥降低血糖的作用。Douglas Melton小组从干细胞转化获得的β细胞可以表现出这种功能。把这些细胞移植给患有一型糖尿病的小鼠，能治愈这些动物。
  英国帝国学院长期研究β细胞遗传学的Jorge Ferrer教授认为，这是糖尿病研究领域多年来一直梦寐以求的研究结果。目前这一细胞只可以作为研究糖尿病的工具，Melton希望最终这种细胞可以用于治疗人类糖尿病患者。
  胰岛是维持血糖非常重要的内分泌器官，我们吃饭后由于消化吸收糖类物质导致血糖升高，此时胰岛内β细胞感受到葡萄糖升高的信号，释放出胰岛素，这种激素可促进肌肉肝脏等细胞利用和处理葡萄糖，让血糖水平降低。
  一型糖尿病患者自身免疫系统错误地将β细胞杀死，人们现在对导致这种结果的具体原因仍然不清楚，β细胞死亡后机体无法分泌胰岛素，导致血糖无法降低，产生糖尿病的系列症状。
  血糖太低也会导致大脑能量供应不足导致危险后果，因此血糖水平需要非常精细的控制，自身胰岛素水平的精细调节就是这种控制的重要部分。糖尿病患者虽然可以采用注射胰岛素的控制血糖，但是不可能达到自身胰岛素的理想生理水平。因此，让β细胞再生才是治疗糖尿病的更理想策略。
  科学家1998年分离出人类胚胎干细胞，这一愿望似乎有希望实现，胚胎干细胞是多潜能细胞，理论上可以分化为任何细胞，当然也包括β细胞。糖尿病是人类的重要疾病，科学家首先就是希望能将人类胚胎干细胞定向分化成为β细胞。获得胚胎干细胞相对困难，而且难以避免异体排斥的问题，是胚胎干细胞的困难。2006年前后科学家建立了诱导干细胞的技术，是将成熟体细胞诱导成为具有胚胎干细胞功能的细胞，这种技术能解决胚胎干细胞的两大问题，给干细胞临床应用带来了新的希望，迅速引起科学家的兴趣。
  许多小组已经成功地制造出β细胞前体细胞，将这些细胞移植到动物体
  内可以获得成熟的β细胞。但是这些细胞需要经过6周时间才能分化出全部功能，无法在体外进行更精确地研究。上个月这方面的一项临床研究已经开始。
  本周《细胞》杂志上，Melton等报道了一种复杂的配方，利用这种配方可以成功地将人类胚胎干细胞或诱导干细胞定向分化为β细胞。这一突破性进展正是Melton实验室10多年来一贯坚持的目标。Melton和同事们一直辛苦地研究着各种控制干细胞分化为β细胞的信号分子，并利用这些结果和其他学者的研究结果，开发出一种可控制干细胞分化为β细胞的复合配方。正如Melton的说法，这没有什么神奇的，本质上也不属于新发现，只是一种应用生物学技术。
  转化过程相对复杂，干细胞需要在培养瓶内更换5种不同的培养基，这些培养基包含有11中细胞因子，包括糖类和蛋白等各种类型。经过35天的培养，这些细胞会转化为β细胞。重要的是，这种技术能用一只500毫升制造出2亿个β细胞，这种数量理论上可以足够用于一名患者的治疗剂量。
  进行临床应用前，科学家需要解决患者对这些细胞的免疫排斥问题。因为糖尿病患者自身存在攻击自身β细胞的发病基础，如果不能排除这一问题，即使是自体β细胞也无法保证长期在患者体内存活。Melton等现在正在探索诱导β细胞如何避免被免疫系统攻击的问题。
  这种细胞也可以作为自身免疫疾病的研究工具。理论上这种技术能作为研究糖尿病遗传基础的工具，也能作为促进和保护患者残留β细胞治疗糖尿病的研究手段。Melton说他们的诱导干细胞来自糖尿病患者，包括1型和2型糖尿病患者，也有来自健康志愿者的对照细胞。采集不同类型的人体细胞是希望解释糖尿病发生的原因。他们也希望能寻找到能挽救受损β细胞的药物。
  Melton说自己的两个孩子，一个23岁，另一个27岁，都对他们的研究进展表示高兴，并希望老爸下一步能解决免疫排斥的问题。（转化医学网360zhyx.com）