Nature Commun：人体皮肤细胞可转变成胰岛β细胞
2016-01-07 MedSci MedSci原创
新的细胞在动物模型中防止糖尿病发病。加利福尼亚大学Gladstone研究所科学家已成功将人体皮肤细胞转化为功能齐全的胰腺细胞。新的细胞可以感受葡萄糖水平的变化，产生胰岛素，并且在移植到小鼠体内后保护小鼠免受糖尿病。
新的细胞在动物模型中防止糖尿病发病。
加利福尼亚大学Gladstone研究所科学家已成功将人体皮肤细胞转化为功能齐全的胰腺细胞。新的细胞可以感受葡萄糖水平的变化，产生胰岛素，并且在移植到小鼠体内后保护小鼠免受糖尿病。
这项研究发表于Nature Communications，也是细胞重新编程技术的一大进步，这将使科学家能够有效地扩展胰腺细胞的生产，制造数万亿的目标细胞，因此是一个显著的进步。这一成就为疾病建模和药物筛选打开了大门，为糖尿病患者带来了个性化的细胞治疗。
UCSF糖尿病中心Matthias Hebrok博士认为这项研究结果第一次证明成人皮肤细胞可以用来有效地快速生成具有功能的胰腺细胞。 这一发现开辟了患者特异性胰岛β细胞特性分析和优化细胞治疗方法的机会。
在这项研究中，科学家首先用药物将皮肤细胞转化为内胚层祖细胞，内胚层祖细胞是发育早期的细胞，具有可以转变成多个不同类型的器官的分子和遗传特征。用这种方法，细胞不需要经历多能干细胞状态，这意味着科学家可以更快地转化为胰腺细胞。研究人员已经使用了类似的方法创建心脏、脑、肝细胞。
添加了四种分子后，内胚层祖细胞分裂迅速，达到了一百万倍的增殖规模。严格的检测没有发现这些细胞存在任何肿瘤形成的证据，没有细胞异质性，只分化到早期器官特异性细胞程度。
然后科学家们分两步处理这些内胚层细胞，首先分化成胰腺前体细胞，然后变成全功能的胰岛β细胞。最重要的是，这些细胞在动物模型中保护小鼠免受糖尿病的发展，响应葡萄糖水平的变化，能够产生胰岛素。
专家评论
第一作者Gladstone心血管疾病研究所博士后研究员Saiyong Zhu博士认为这项研究第一次说明使用细胞直接重编程方法成功的产生胰岛β细胞。 最后一步是最独特的，也是最难的，是可以重新编程的细胞在培养皿中转化为功能性胰岛细胞的最后一步。
Roddenberry干细胞中心Sheng博士认为这种新的细胞重新编程和扩展模式比以前的方法具有更好的可持续性和可扩展性。使用这种方法可以大规模增加细胞生产，同时在多个步骤保持质量控制。这一发展确保在新的细胞制造过程中更大的调节空间。现在我们可以产生几乎无限数量的与特定患者相匹配的胰岛β细胞。
研究简要介绍
背景：胰岛β细胞是生物医学研究和再生医学的一大兴趣热点。
目的：展示人类成纤维细胞向内皮细胞分化转换过程。
方法：采用非一体化游离的重编程因子结合特异性生长因子和化学化合物。最初的细胞株转化为明确的内胚层祖细胞（CDE细胞），被指定为后前肠样祖细胞（CPF细胞）。CPF细胞和衍生细胞，胰腺内胚层祖细胞（CPE细胞），可以大规模增殖。筛选化合物，体外促进CPE细胞向功能性胰岛β样细胞（CPB细胞）分化成熟。
结果：移植cPB细胞到小鼠体内，cPB细胞表现出葡萄糖刺激的胰岛素分泌，也表现出了体内对化学诱导的糖尿病小鼠的保护作用。
结论：成纤维细胞可转化为人胰岛β细胞。研究有助于未来进一步开放产生大规模功能性β细胞，可能有助于糖尿病患者恢复正常。
原始出处：
1.Insulin-producing pancreatic cells created from human skin cells. MNT. 2016, 01, 07.
2.Saiyong Zhu, Holger A Russ, Xiaojing Wang, et all.Human pancreatic beta-like cells converted from fibroblasts. Nature Communications. Published online 06 January 2016.
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