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科學家如何靶向作用胰島組織/細胞來有效治療人類糖尿病?

科學家成功開發出特殊的「蛋盒樣」包裝來運輸胰島細胞成功治療糖尿病患者

如今研究人員開發出了一種特殊的蛋盒包(egg carton packages)用來運輸並移植活的人類胰腺細胞來治療糖尿病患者,這種蛋盒包能夠提供氧氣,並且在運輸過程中允許物理分離一面胰島細胞損傷或死亡。

除了進行完整的胰腺移植以外,目前治療糖尿病唯一的方法就是進行胰島細胞移植,對於1型糖尿病患者而言,這是一種可行的方法。儘管成千上萬名患者都成功接受了供體的胰島細胞,如果更多的細胞在最初的遷移和運輸過程中能存活下來,那麼患者機體中胰島細胞的存活率和有效的移植率將會大大提高。而研究人員所開發的新技術正能夠解決這一問題。

在1型糖尿病患者中,胰腺不能正常產生胰島素,而胰島素是一種負責對葡萄糖進行代謝調節的特殊激素;因此,糖尿病患者就需要持續監測其機體中的血糖水準,並且每天都需要調整對胰島素的注射量。

新研究:一條「線」型的人工胰島裝置

美國患有1型糖尿病的人群超過1百萬,每日的胰島素注射實際上是一個生死攸關的問題。雖然無法治癒,但是康奈爾大學的而研究團隊已經開發了一種可以變革這種疾病管理的裝置。

對於1型糖尿病來說,產胰島素的胰腺細胞簇(胰島)被身體的免疫系統破壞了。由來自農業與生命科學學院生物與環境工程系助理教授Minglin Ma所長官的研究團隊設計了一個巧妙的方法,可以將數百至數千個胰島細胞移植進患者體內。它們被保護在一層薄薄的水凝膠內,更重要的是,這層報備粘附在一條聚合物線上,這使得當它們不能再被使用時可以簡單地移除和替換。這篇文章發表在12月25日的《PNAS》上,題為「Designing a Retrievable and Scalable Cell Encapsulation Device forPotential Treatment of Type 1 Diabetes」,共同作者是博士生Duo An 和 Alan Chiu。

乾細胞移植,能夠產生胰島素的胰島細胞是胰島素療法的另外一種選擇,但是這需要長期使用藥物來抑製免疫系統。一個能夠很好的避開免疫系統的方法是在胰島細胞外包裹一層薄薄的水凝膠,直徑在百微米級,這樣可以實現對胰島細胞的保護。然而,這些小「膠囊」很難被從身體內移除,因為它們彼此間並不連接在一起,並且數以千計。能夠移除這些植入細胞的能力就非常關鍵了,因為所使用的乾細胞來源的胰島細胞具有形成腫瘤的潛力。「當它們失效或者死亡,它們需要從身體內取出,」Ma說,「你也不希望在身體內放了取不出來的東西。通過我們的方法,這就不是問題。」

Diabetologia:突破!科學家鑒別出2型糖尿病患者胰島組織的新型轉錄組學特性

2型糖尿病在全球影響著超過5億人的健康,其致病原因是由於機體中胰島中的β細胞無法產生足夠的胰島素來維持機體的血糖水準。近日,一項發表在國際雜誌Diabetologia上的研究報告中,來自德累斯頓技術大學等機構的研究人員通過研究在2型糖尿病患者的胰腺胰島中鑒別出了一類新型的失調基因簇,相關研究發現或為後期研究人員開發有效治療2型糖尿病的新型療法提供新的希望。

研究人員希望能夠通過研究尋找能夠促進胰腺β細胞再生、維護和保護的通路,並以此作為一種新方法來加速糖尿病新型療法和預防性手段的開發。首先研究人員想通過研究發現糖尿病患者機體β細胞中發生異常表達的基因,這些基因表達的改變或會引發糖尿病患者機體β細胞的能力匱乏;本文研究中,研究人員基於比較基因組表達方法,首次從非糖尿病和糖尿病器官捐獻者及接受胰腺外科手術患者的機體中收集到了胰島組織並且對其進行了深度分析。

研究者所使用的新方法能將來自非糖尿病和糖尿病患者的胰島組織組成較大的研究集合,同時還從前驅糖尿病患者機體中獲得了胰島組織,隨後研究人員在這些胰島組織中鑒別出了19個基因的表達變化,值得注意的是,對於其中9個基因的表達變化,此前研究人員並未在糖尿病患者胰島中發現異常,從另一方面來講,這項研究並未發現任何基因在前驅糖尿病患者機體的胰島中發生異常表達,因此這就表明,這些基因表達的改變是一種結果,而不是誘發糖尿病患者β細胞功能喪失的原因。

Nat Chem Biol:人造胰島細胞能夠響應高血糖環境分泌胰島素

目前治療I型糖尿病以及一些II型糖尿病都需要長期性的、痛苦的胰島素注射過程。然而,最近來自北卡洛琳娜大學的研究者們開發出了一類更加對患者友好的治療方法:一類能夠響應血糖變化自動分泌胰島素的人工胰島細胞。

這些人工胰島細胞(artificial beta cells,ABC)模擬了機體自然的血糖控制功能。通過皮下注射的方式將這些細胞注入患者體內,每隔幾天更換一次,或者利用更加無痛的皮膚貼進行給葯。

根據發表在《Nature Chemical Biology》雜誌上的一篇文章,缺乏胰島細胞的小鼠在單次注射ABC之後,體內的血糖含量快速回復到了正常水準,持續時間能夠長達5天。

體外培養胰島組織可有效緩解I型糖尿病

胰島是胰腺中負責產生胰島素的小部分細胞群體。I型糖尿病患者則由於免疫系統摧毀了胰島,導致患者需要依靠日常注入胰島素維持體內血糖的穩定。血糖濃度過高會導致高血糖症以及糖尿病型酮病。如果得不到及時的處理,將會導致死亡的發生。在胰島功能恢復之前,患者不得不終生主動地控制血糖水準。

為了解決這一問題,來自匹斯堡大學工程學院的研究者們希望利用人源多能性乾細胞(hPSC)在實驗室環境下培育出胰島組織。這一研究的目的之一是體外完成胰島的血管生成,進而移植入患者體內實現胰島的功能。

PNAS:突破性成果!科學家成功實現在皮膚下移植胰島細胞來治療1型糖尿病!

近日,一項刊登在國際雜誌PNAS上的研究報告中,來自多倫多大學生物材料和生物醫學工程學院的研究人員通過研究發現,我們機體皮下的太空或許是治療1型糖尿病的最佳位置;研究者指出,將健康的胰腺細胞移植到皮下就能夠產生幫助調節機體血糖的胰島素,而且皮膚通常具有易於獲取等諸多優勢,相比其它移植位點而言,其危險性也相對較小。

在1型糖尿病患者體內,位於胰島中製造胰島素的β細胞通常會被損傷,而移植健康的胰島素β細胞則能夠恢復機體產胰島素的功能,但通常很難將β細胞放在合適的位置上。研究者Alexander Vlahos說道,胰島往往廣泛分布於胰腺胰腺之間,而胰腺細胞能夠分泌消化酶類,這就使得研究人員運輸胰島到胰腺中變得非常棘手,我們很有可能會把胰島運送到分泌多種酶類的胰腺區域中。

諸如腹腔和肝臟等其它位點或許也並不是非常理想,這些器官往往具有「敵意」,其會損傷新生的細胞導致細胞功能喪失。皮膚中易於獲取的位點往往會使得胰島移植變得可行,尤其是當患者對供體細胞反應呈現消極狀態時,皮膚下具有較大的太空往往使其可以支持多個胰島組織,而且操作起來也比較方便。研究人員之所以在皮膚下移植胰島細胞,因為當前方法將胰島細胞移植到肝臟中常常需要很多供體細胞。

NEJM:工程胰島細胞移植讓一名糖尿病患者恢復胰島素產生能力

1型糖尿病讓一名43歲的女性依賴於胰島素。如今,在一項新的研究中,醫生們通過將工程胰島細胞移植到她的腹部恢復了她的身體產生這種激素的能力。這名病人在接受移植一年後仍然保持胰島素不依賴性,而且根據一篇新聞稿的報導,她是測試這種糖尿病療法效果的一項正在進行的臨床試驗的一部分。相關研究結果發表在2017年5月11日的New England Journal of Medicine期刊上,論文標題為「Bioengineering of an Intraabdominal Endocrine Pancreas」。

論文共同作者、美國邁阿密大學米勒醫學院內科醫師Camillo Ricordi教授在這篇新聞稿中說道,「測試這種新的組織工程平台的目標是初步確定產生胰島素的細胞能夠在這個新的位點發揮功能,而且隨後引入其他的技術以便實現我們的最終目標:替換1型糖尿病患者體內丟失的胰腺內分泌功能,而且無需服用抗免疫排斥藥物。」

在這項研究中,這名病人在接受移植6個月後開始表現出增加的血糖濃度和下降的胰島素水準,但是她的血液樣品分析結果表明她迄今為止還沒有返回到糖尿病狀態。

Nat Commun:不同亞型的胰島β細胞或影響糖尿病患者的療法

近日,刊登在國際雜誌Nature Communications上的一項研究論文中,來自俄勒岡健康與科學大學(Oregon Health And Science University)等機構的研究人員通過研究發現了至少四種不同的人類胰島素β細胞亞群的存在,這或許對於理解糖尿病的發病機制及開發新型糖尿病療法提供了新的線索。

研究者Grompe表示,這項研究首次描述了多種不同類型的人類胰島素β細胞,其中有些細胞相比其它細胞而言可以更好地釋放胰島素,而其它細胞則會進行快速再生過程;因此攜帶不同比例的亞型胰島素β細胞的人們或許就更易於患上糖尿病,而後期對細胞特性的深入理解或許可以幫助我們揭開新型療法開發的大門,同時也可以幫助解釋為何某些人易患糖尿病,而其他人則不必易患該病。

Diabetes Care:重磅!人類胰島移植完成III期臨床 根治1型糖尿病已見曙光!

最新臨床試驗結果表明進行胰島移植能夠幫助1型糖尿病患者預防低血糖症,低血糖會導致病人出現痙攣,意識喪失,嚴重者甚至發生死亡,對生命造成威脅。研究人員發現這種治療對於遭受過嚴重低血糖症的病人非常有效。

這項III期臨床試驗由美國國立衛生研究院NIAID和NIDDK兩個研究所共同資助,同時該試驗的設計也得到了美國FDA的認可,從一定程度上為純化人類胰島細胞的商品化應用提供了保證。相關結果在線發表在國際學術期刊Diabetes Care上。

1型糖尿病是由於自身免疫系統攻擊負責胰島素合成的胰島細胞而導致的一種先天性糖尿病,1型糖尿病患者需要終生使用胰島素進行治療,幫助控制血糖,但是在胰島素治療過程中,病人會經常出現血糖波動,甚至出現低血糖症。

低血糖症通常伴隨震顫,出汗以及心悸等癥狀,需要及時進食進水提升血糖水準。而有些人感受不到這些早期癥狀--這也叫做低血糖症意識損傷,這樣的人由於無法及時進行自我治療,很容易發生危險。行為治療或連續血糖監測系統能夠幫助許多存在意識損傷的人預防低血糖症,但並非對所有人有效,因此仍然有許多人存在低血糖症風險。

Cell:乾細胞來源胰島B細胞未來或可根治糖尿病

隨著人們生活水準的提高,糖尿病也已經成為困擾許多人的"富貴病"之一。這也使得糖尿病藥物市場成為了世界許多生物醫藥巨頭的兵家必爭之地。一直以來,藥物研發人員都希望能夠開發出一種與患者有高度相容性,且能夠"智能"響應患者體內血糖變化而不必進行反覆注射的療法。而最近,哈佛大學的研究人員已經朝這一方向又邁出了可喜的一步。

他們利用乾細胞分化形成了大量的胰島B細胞。與此前的一些類似實驗不同,此次研究人員獲得的細胞表現出成熟胰島B細胞的特徵,能夠通過接受鈣離子信號對血糖濃度變化作出響應進而響應調節胰島素的分泌量。

負責這一研究的Doug Melton將這些細胞形象的比喻為一個個的"茶包",當水進入後,茶葉中的成分就會時放出來。這一現象也已經通過小鼠試驗得到證實。

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