干细胞技术的发展让人类离攻克糖尿病的距离又进了一步

 jusui   2020-08-01 14:10   24 人阅读  0 条评论

干细胞疗法对糖尿病效果怎么样,一般要花费多少钱?  糖尿病是严重危害人类健康的常见慢性病之一。不论是患者还是科研人员与糖尿病的斗争由来已久,但在尚未彻底阐明发病机制前,想要根治糖尿病仍是全球医疗的棘手问题。

糖尿病定义:

  糖尿病是一组以高血糖为特征的代谢性疾病。高血糖则是由于胰岛素分泌缺陷或其生物作用受损,或两者兼有引起。糖尿病时长期存在的高血糖,导致各种组织,特别是眼、肾、心脏、血管、神经的慢性损害、功能障碍。

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糖尿病主要分1型和2型:

  1型糖尿病是一种严重的疾病,病因在于患者自身的免疫系统错误地对胰岛中产生胰岛素的细胞展开攻击,导致后者被摧毁。因此,患者不得不依赖体外的胰岛素,来进行自身血糖的控制;

  在2型糖尿病里,患者的β细胞也往往会出现问题,不能完好地工作。因此,在胰岛素治疗之外,胰岛移植就成了这些糖尿病患者、尤其是1型糖尿病患者的一个治疗选择。

  胰岛素和胰岛移植是目前治疗1型和2型糖尿病的主要途径。但由于胰腺供体不足及移植排斥等原因,限制了胰岛细胞移植在临床上的广泛应用。为此,科学家们在如何扩增胰岛β细胞上做了很多科研并取了一些成果。

  胰腺中的β细胞负责产生、储存和释放能调节血液中葡萄糖水平的激素——胰岛素。

  多年来,科学家们利用干细胞、间充质干细胞等,开发出了一些能够用于移植的细胞源。这得益于干细胞能在一定条件下可以分化成多种功能细胞的原因,目前已经逐渐成为人们寻找胰岛β细胞替代物的新资源。它能够从细胞和基因水平治疗糖尿病,并且具备不良反应小、血糖稳定、预后好等优点,引起越来越多科研者的重视。

  2018年2月,在《Cell》子刊《Cell Reports》上,来自迈阿密大学医学院糖尿病研究所的科研人员们发表了一项重要科研。他们发现,在一款叫BMP-7的天然分子诱导下,胰岛中的一些细胞能分化成β细胞,并对葡萄糖产生反应。这一重要发现为我们带来针对糖尿病的再生细胞疗法。

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  在治疗中,科研人员们发现了两个关键的蛋白——对于β细胞发育至关重要的PDX1,以及和组织再生有关的ALK3。通过特殊的分子捕获技术,他们能将表达这两个蛋白的细胞分离出来,在培养基里进行培养,分化成β细胞。

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  诱导出的细胞对葡萄糖有反应(图片来源:《Cell Reports》)

  通过这样的生化方法,有望生产出大量胰岛β细胞。目前BMP-7这款天然分子,已经得到了美国FDA的批准,能够用于临床。

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BMP-7分化β细胞的图示(图片来源:《Cell Reports》)

  “通过再生医学,我们能在自然胰腺中恢复胰岛素的生产力,并取代胰腺或胰岛素产生细胞的移植。在1型糖尿病里,我们需要克服自身免疫,避免免疫系统对新生成的胰岛素产生细胞进行攻击。而我们的方法能提高免疫耐受,无需终身服用抗排斥的药物。”

  2018年11月,《Nature》期刊上发表了一项新的治疗,来自丹麦哥本哈根大学的科研人员发现了决定胰腺中未成熟细胞:胰腺祖细胞(pancreatic progenitor),在发育中的胰腺内部,这些胰腺祖细胞是高度迁移性的,它们的命运受到它们的周围环境的影响:接触特定的胞外基质组分决定着它们的最终命运。这一突破性发现将有助于利用干细胞产生的胰岛β细胞治疗1型糖尿病。

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  祖细胞属于成体干细胞,是未分化的多能或专能干细胞。与干细胞一样,能够自我更新和分化为成熟的细胞类型。但它们最重要的一个区别是:干细胞可以无限增殖,而祖细胞分裂的次数是有限的。

  为了能在器官形成期间发现祖细胞的动态行为科研人员将源自干细胞的胰腺祖细胞接种在散布着不同的基质蛋白的载玻片上。他们发现不同胞外基质组分之间的相互作用改变胰腺祖细胞内的机械力。这些机械力是由位于细胞外的胞外基质和位于细胞内部的肌动蛋白细胞骨架之间的相互作用产生的。

  胰腺祖细胞能够产生胰腺内分泌细胞和胰腺导管细胞(duct cell)。胰腺内分泌细胞包括胰腺中所有产生激素的细胞,比如位于胰岛内部的产生胰岛素的β细胞和产生胰高血糖素的α细胞,而胰腺导管细胞是位于胰腺导管内壁的上皮细胞。在这项新的科研中,这些科研人员发现接触胞外基质层粘连蛋白(laminin)会减少细胞内的机械力,从而指导胰腺祖细胞产生胰腺内分泌细胞。反之,接触纤连蛋白(fibronectin)会增加细胞内的械力,从而促进胰腺祖细胞产生胰腺导管细胞。

  通过这项科研,产生胰岛素的β细胞如今能够利用人多能性干细胞更加经济地和可靠地制造出来,以便在未来用于治疗糖尿病。专家说,“我们的发现开辟了新领域,这是因为它解释了多能性祖细胞在器官形成过程中如何分化为不同的细胞类型。它还为我们提供了在实验室中重建这个分化过程的方法,以便更精确地产生在诸如1型糖尿病和神经退行性疾病之类的严重疾病中丢失或遭受损伤的细胞,用于未来的细胞替换疗法。”

  通过细胞疗法来治疗糖尿病可以消除免疫排斥的风险,所以科学家们对于糖尿病的细胞疗法有着广泛的兴趣。治愈糖尿病及摆脱胰岛素也是每一个患者和科学家的期待,我们相信,随着科学的进步,对新疗法的探索以及临床应用的开展,每一项突破都意味着我们距离治愈糖尿病的终极目标又近了一步。


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