針對1型糖尿病的替代療法

科學家發現了決定胰腺中未成熟細胞命運的信號。研究表明，它們的流動性很強，它們的命運受到周圍環境的強烈影響。這項發表在《自然》(Nature)雜誌上的突破，將促進從乾細胞中製造胰島細胞，以對抗1型糖尿病。長官這項研究的亨裡克·塞姆(Henrik Semb)教授最近加入了亥姆霍茲慕尼黑中心(Helmholtz Zentrum Munchen)。

1型糖尿病是一種自身免疫性疾病，破壞胰腺中產生胰島素的細胞。目前替代療法的方法旨在從人類多能乾細胞中產生產生胰島素的細胞。到目前為止，多能乾細胞的特化細胞工程在很大程度上是建立在什麼起作用的經驗知識的基礎上的。Henrik Semb教授說:「我們現在已經能夠繪製出決定胰腺祖細胞是否會變成內分泌系統的信號，例如產生胰島素的細胞或導管細胞。」他是德國亥姆霍茲中央研究院(Helmholtz Zentrum Munchen)轉化乾細胞研究所(Institute of Translational Stem Research)所長，也是哥本哈根大學(University of Copenhagen)諾和諾德乾細胞生物學基金會中心(Novo Nordisk Foundation Center for Stem)的教授兼執行主任。

這些細胞類似於彈珠，其最終得分是基於彈珠接觸的總和。它們在發育中的胰腺內不斷移動，導致環境的頻繁變化。我們證明暴露於特定的細胞外基質成分決定了細胞的最終命運，」Semb解釋說。

母體決定了命運

祖細胞與乾細胞相似，既能自我更新，又能分化為成熟細胞類型。然而，與乾細胞相比，其自我更新能力普遍有限。器官形成過程中祖細胞的動態行為使其難以研究。為了克服這一障礙，這位科學家在玻璃載玻片上植入了人類乾細胞來源的祖細胞。使用這種方法，研究人員可以研究每個祖細胞如何在不受相鄰細胞影響的情況下對周圍環境做出反應。這讓我們發現了一些非常驚人的事情。我們的研究發現，與不同細胞外基質成分的相互作用改變了祖細胞內的機械力狀態。這些力來自細胞外的細胞外基質和細胞內的肌動蛋白骨架之間的相互作用。

胰臟內分泌細胞包括胰島內所有產生激素的細胞，如產生胰島素的細胞和產生胰高血糖素的細胞，而導管細胞是沿胰島導管排列的上皮細胞。實驗表明，暴露於細胞外基質層粘連蛋白通過減少細胞內的機械力來指示祖細胞的內分泌命運。反之亦然，由於機械力的增加，纖維連接蛋白的暴露會導致導管的命運。

機制促進開發

通過丹斯坦博士的兩位前作者的詳細分析。Anant Mamidi和Christy Prawiro的研究人員隨後發現了各自信號通路的分子細節，甚至能夠在體內驗證胰腺發育過程中的生理相關性。Henrik Semb解釋說:「我們現在可以用針對新發現的機械信號通路的特定成分的小分子抑製劑來取代大量的經驗來源的物質，這些物質在目前最先進的分化協定中其作用模式基本上是未知的。」

有了這種新策略，生產胰島素的細胞現在可以更經濟有效地從人類多能乾細胞中生產出來，用於未來治療糖尿病。Semb說:「我們的發現開闢了新的領域，因為它解釋了在器官形成過程中，多能祖細胞如何成熟為不同類型的細胞。」「它還為我們提供了在實驗室中重建過程的工具，更準確地設計在嚴重疾病(如1型糖尿病和神經退行性疾病)中丟失或受損的細胞，用於未來的細胞替代療法。」