乾細胞治癒一型糖尿病的嘗試

近日，科學家利用組織工程學方法在實驗室中對人類胰島細胞進行改造，使其能夠形成循環系統，並分泌胰島素等激素，還能成功治療小鼠突發的1型糖尿病。這項研究已發表在5月8日的《Cell Reports》上，由美國辛辛那提兒童醫院醫療中心和日本橫濱市立大學(YCU)合作完成。

研究中，研究人員利用了一種他們自己開發的新型生物工程方法——「自凝縮」細胞培養技術。這項技術可被用於再生治療，讓醫學界向利用人類自身細胞培養人體器官組織更近了一步。

辛辛那提兒童醫院乾細胞和類器官醫學中心的內科專家Takanori Takebe說：「這種方法可能會成為1型糖尿病的主要治療策略，目前每年有79000人被診斷患有這種疾病。這是一種會一直存在的威脅生命的疾病，所以開發出有效且永久的治療方法將幫助全世界數百萬的兒童和成年人患者。」

Takebe同時也在YCU的再生醫學系兼任工作。他強調，在將該技術應用於臨床之前，還需要進行額外的研究。

擺脫自然的方式

研究人員用捐贈的人體器官細胞（胰臟，心臟，大腦等）、小鼠器官細胞和誘導多能乾細胞（iPS）測試其處理系統。從成年細胞（比如皮膚細胞）重編程得到的iPS細胞可以像胚胎細胞一樣起作用，在體內形成各種類型的組織。

這種組織工程方法還使用了兩種處於胚胎階段的祖細胞，它們能支持身體和特定器官的形成。祖細胞是間充質乾細胞(MSN)和人臍血管內皮細胞(HUVEC)。

研究人員將捐獻的器官細胞、小鼠細胞或iPS細胞與MSN、HUVEC以及其他的遺傳和生化材料結合到一起，來實現胰島細胞的形成。在能夠為細胞提供營養的環境中，這些成分會凝縮並自發組織成為胰島。將組織工程化的胰島移植到患有嚴重1型糖尿病的人源化小鼠模型之後，小鼠的疾病被治癒了。

被植入小鼠體內七天的生物工程胰島（綠色）已經形成了血管網路（紅色），並且能分泌胰島素。圖片來源：辛辛那提兒童醫院

血源的挑戰

在治療中，人類胰島已經可以被移植到糖尿病患者體內。不幸的是，移植成功率目前還很低，因為移植的組織失去了血管化和血液供應。這使得接受移植手術的患者很難獲得最大的健康益處。

儘管基於乾細胞的組織工程學技術具有巨大的治療潛力，但是它的臨床應用仍然面臨著嚴峻的挑戰，比如確保植入的組織能夠得到充足的血液供應。

Taniguchi說：「我們需要一種策略通過及時地建立血管網路來確保移植的成功。在我們的這項研究中表明，這種自凝縮細胞培養系統能夠促進組織的血管化。」

該研究中的組織工程化的胰島不僅能夠在被植入患有1型糖尿病的小鼠體內快速產生血管網路，它還能夠作為內分泌系統的一部分高效運轉，分泌出胰島素等激素，並能夠穩定小鼠的血糖控制。

Takebe和Taniguchi的研究團隊在過去已經展示利用iPS細胞的「自凝縮」細胞培養過程，組織工程化三維人類肝臟類器官，並在移植到實驗室小鼠體內後形成血管。但研究人員稱，在這項研究之前，生成能夠在體內產生血管的器官組織（比如胰島）仍然是一個困難的目標。