糖尿病细胞疗法要来了?哈佛研究突破β细胞再生一大瓶颈

在《自然》杂志论文中,来自哈佛大学的一支团队带来了一个令人振奋的好结果——利用干细胞培育和分离技术,他们成功获得了大量能够制造胰岛素的胰岛β细胞。这有望为糖尿病患者带来全新的再生疗法!

在这项研究中,科学家们针对的是1型糖尿病。由于目前还未知的原因,罹患1型糖尿病的患者,其胰岛β细胞会被免疫系统所攻击,导致胰脏无法顺利制造胰岛素,促生糖尿病症状。针对这一现象,科学家们正在尝试体外培育胰岛β细胞,以求为这些糖尿病患者带来细胞再生疗法。

哈佛大学的Douglas Melton教授就是这一领域的专家之一。2014年,他的团队就在《细胞》杂志上刊发了一项重磅研究——在合适的诱导条件下,干细胞可以分化为具有功能性的胰岛β细胞!这表明我们能够让患者细胞在体外培育条件下,让属于患者自身的细胞产生胰岛素,用于治疗糖尿病。

但这一突破依旧有可以提高的余地。科学家们指出,在分化出的大量细胞中,只有30%属于胰岛β细胞。“我们需要真正理解剩下70%的细胞是啥。” Melton教授课题组的研究生Adrian Veres说道,他也是本篇《自然》论文的第一作者。

近年来,单细胞测序技术的蓬勃发展,让我们得以了解大量细胞之间的异同。尽管由同一个来源分化出的细胞具有相同的基因组,但不同细胞所激活的基因各有不同,这也导致了细胞在形态和功能上的差异。而利用单细胞测序技术,我们能从成千上万个细胞中找到具有类似表达模式的细胞“小团体”,从而更准确地将它们进行区分。

如预期一样,研究人员们在分化得到的细胞中,找到了许多和正常胰脏细胞具有相似基因表达模式的细胞小团体。这些细胞包括制造胰高血糖素的α细胞和制造胰岛素的β细胞。而进一步的分析还探明,在分化出的β细胞上,还高表达有一种叫做CD49a的特殊蛋白。利用这种蛋白,我们有望对“β细胞”进行富集,大大提高这些细胞的比例。

▲本研究对胰岛β细胞的富集示意图(图片来源:《自然》)

这一设想很快在后续的研究中得到了验证。研究人员们首先使用了一种特殊的抗体,它的一端能结合CD49a,可以识别这些β细胞,而它的另一端则是藻红蛋白(phycoerythrin )。随后,研究人员们再加入了一种能够结合藻红蛋白的微珠。在磁力的作用下,这些微珠开始聚集,并通过“藻红蛋白 - CD49a抗体”,顺利地把胰岛β细胞给聚集起来。

研究人员们指出,在这样的富集后,干细胞分化出的细胞里,高达80%都是胰岛β细胞!

与糖尿病细胞疗法公司Semma Therapeutics合作,研究团队们期望这一技术能尽快得到医学转化,造福患者。Semma公司在2017年曾获得通和毓承参与的1.14亿美元B轮融资,旨在为1型糖尿病带来干细胞疗法。其细胞生物学研发副总裁称,纯度更高的细胞,能让科学家们使用侵入性更小的设备来将细胞递送到患者体内。

接下来,研究人员们将探究一个更为重要的问题——在这80%高纯度的胰岛β细胞之外,我们是否还需要其他细胞类型。“也许你需要更多其他细胞来调控β细胞,让他们正常工作,”本文第一作者Adrian Veres说道:“我们将探索这些细胞类型是否会互相影响。”

我们期待在生物技术公司的助力下,这一技术能早日成为潜在的创新疗法,为全球1型糖尿病患者带来希望!

参考资料:

[1] Adrian Veres et al., (2019), Charting cellular identity during human in vitro β-cell differentiation, Nature,DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-019-1168-5

[2] Advancing cell therapy for diabetes, Retrieved May 8, 2019, from https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-05/hu-act050719.php