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干细胞治疗1型糖尿病的尝试,这次是组织工程

2018-07-23 15:23:55        来源:恒峰昊瑞



       在I型糖尿病中,机体免疫系统对胰岛β细胞进行了无情的破坏,因为它错误地将它们认为是外来入侵者。这些胰岛β细胞部分或完全失去了产生胰岛素的功能,造成体内胰岛素绝对缺乏,引起了血糖水平持续升高,于是糖尿病出现了。


      近日,科学家利用组织工程学方法在实验室中对人类胰岛细胞进行改造,使其能够形成循环系统,并分泌胰岛素等激素,还能成功治疗小鼠突发的1型糖尿病。日前,日本横滨市立大学(Yokohama City University, YCU)的研究人员开发出一种称为“自我凝结”(self-condensation)的生物工程培养方法,让不同组织碎片中的细胞自动凝结生成具备血循环系统的组织。

这项研究已发表在《Cell Reports》上,由美国辛辛那提儿童医院医疗中心和日本横滨市立大学(YCU)合作完成。

对于1型糖尿病患者来说,由于分泌胰岛素的胰岛受到损伤,他们需要终身接受胰岛素治疗来控制病情,不能及时接受胰岛素注射可能危及他们的生命。

因此,开发出一种长期有效的治疗方式将会造福全球上百万儿童和成年患者。

辛辛那提儿童医院干细胞和类器官医学中心的内科专家Takanori Takebe说:“这种方法可能会成为1型糖尿病的主要治疗策略,目前每年有79000人被诊断患有这种疾病。这是一种会一直存在的威胁生命的疾病,所以开发出有效且永久的治疗方法将帮助全世界数百万的儿童和成年人患者。”

Takebe同时也在YCU的再生医学系兼任工作。他强调,在将该技术应用于临床之前,还需要进行额外的研究。



摆脱自然的方式

研究人员用捐赠的人体器官细胞(胰脏,心脏,大脑等)、小鼠器官细胞和诱导多能干细胞(iPS)测试其处理系统。

从成年细胞(比如皮肤细胞)重编程得到的iPS细胞可以像胚胎细胞一样起作用,在体内形成各种类型的组织。

这种组织工程方法还使用了两种处于胚胎阶段的祖细胞,它们能支持身体和特定器官的形成。祖细胞是间充质干细胞(MSN)和人脐血管内皮细胞(HUVEC)。

研究人员将捐献的器官细胞、小鼠细胞或iPS细胞与MSN、HUVEC以及其他的遗传和生化材料结合到一起,来实现胰岛细胞的形成。在能够为细胞提供营养的环境中,这些成分会凝缩并自发组织成为胰岛。将组织工程化的胰岛移植到患有严重1型糖尿病的人源化小鼠模型之后,小鼠的疾病被治愈了。

被植入小鼠体内七天的生物工程胰岛(绿色)已经形成了血管网络(红色),并且能分泌胰岛素。

人类胰岛已经可以被移植到糖尿病患者体内。不幸的是,移植成功率目前还很低,因为移植的组织失去了血管化和血液供应。这使得接受移植手术的患者很难获得最大的健康益处。

尽管基于干细胞的组织工程学技术具有巨大的治疗潜力,但是它的临床应用仍然面临着严峻的挑战,比如确保植入的组织能够得到充足的血液供应。

Taniguchi说:“我们需要一种策略通过及时地建立血管网络来确保移植的成功。在我们的这项研究中表明,这种自凝缩细胞培养系统能够促进组织的血管化。”

该研究中的组织工程化的胰岛不仅能够在被植入患有1型糖尿病的小鼠体内快速产生血管网络,它还能够作为内分泌系统的一部分高效运转,分泌出胰岛素等激素,并能够稳定小鼠的血糖控制。

Takebe和Taniguchi的研究团队在过去已经展示利用iPS细胞的“自凝缩”细胞培养过程,组织工程化三维人类肝脏类器官,并在移植到实验室小鼠体内后形成血管。



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首席科学家郝好杰教授专注研究干细胞应用30年,拥有完善的科技技术和临床实验数据;投资5000千多万建设了干细胞研发技术平台、免疫细胞研发技术平台、生命银行技术平台、组织工程研发技术平台、化妆品研发平台、生发技术平台、健康管理平台、医疗器械研发平台等八大研发平台的光耀生命研发中心。
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