新的研究可能会改进源自干细胞的胰岛素分泌细胞

位于圣路易斯的华盛顿大学医学院的糖尿病研究人员发现了至少一个原因，即实验室中由干细胞制成的胰岛素分泌细胞无法像天然细胞那样发挥作用。这一发现可能有助于加快使胰岛素分泌细胞(称为胰岛β细胞)在治疗胰岛素依赖型1型糖尿病方面更有效的进展。

自从科学家首次发现他们可以从人身上采集皮肤细胞或脂肪细胞样本，将这些细胞转化为干细胞，然后引导干细胞发育成分泌胰岛素的β细胞以来，研究人员一直在尝试完善这一过程。研究人员表示，5月15日发表在《自然细胞生物学》杂志上的新发现可能有助于为生产更高效、更有效的β细胞来治疗胰岛素依赖型糖尿病患者铺平道路。

“我们学到了一些可能对糖尿病患者具有直接治疗潜力的东西，”高级研究员、医学和生物医学工程副教授JeffreyR.Millman博士说。“我们的研究结果表明，目前用于产生干细胞衍生的β细胞的方法在治疗糖尿病方面可能不如我们希望的那么有用。”

在这项研究中，研究小组使用复杂的单细胞测序技术来了解为什么一些由干细胞制成的β细胞在制造胰岛素方面不如其天然对应物成熟且效率低。

使用一种称为单细胞多组测序的技术，研究人员将干细胞衍生的β细胞与天然β细胞进行了比较，发现由干细胞制成的细胞通常不会产生尽可能多的胰岛素来响应葡萄糖。此外，有时细胞的遗传特征更接近肠道中发现的其他细胞类型，例如肝细胞或肠细胞。

Millman的团队使用机器学习和计算方法检查来自单个β细胞的大量DNA数据集，了解到干细胞衍生的β细胞往往不成熟的一个原因涉及细胞中称为染色质的物质的不规则性。染色质有助于“打开”和“关闭”β细胞中的各种基因。一方面，研究人员更希望细胞中的染色质保持胰岛素分泌基因更加开放和活跃，同时关闭使细胞表现得更像肝细胞、分解脂肪而不是分泌胰岛素的基因。

“了解了天然β细胞和干细胞来源的β细胞之间的染色质差异后，我们相信可以通过调节染色质来提高干细胞来源的β细胞的质量，以及我们能够获得的细胞数量。生产，”米尔曼说。

他解释说，美国每年约有60,000人被诊断患有胰岛素依赖型1型糖尿病。专家估计，要治愈这么多人的糖尿病，需要大约60万亿个功能正常的β细胞。

“但如果我们能让电池更有效率，也许我们可以将这个数字减半，”米尔曼说。“我们距离能够做到这一点还有很长的路要走，但β细胞的效率越高，我们就越接近提高生产治疗所需的制造能力。”

在另一项研究中，Millman的团队将干细胞衍生的β细胞植入小鼠体内，发现六个月后，他们在这些细胞中发现的许多缺陷只需将细胞置于自然环境中即可得到纠正，而不是放在培养皿中在实验室中，这表明与干细胞衍生的β细胞中染色质相关的问题是可以解决的。

华盛顿大学已将Millman的知识产权授权给SanaBiotechnology，目标是使未来的干细胞衍生糖尿病疗法可供患者使用。

“糖尿病是一种毁灭性的慢性疾病，”米尔曼说。“多年来，我们的目标一直是帮助糖尿病患者制造自己的胰岛素以应对葡萄糖。这些发现使我们离这一目标又近了一步。”