靶向細胞骨架可讓人干細胞更有效地分化為產生胰島素的細胞

在一項新的研究中，來自美國華盛頓大學圣路易斯醫學院的研究人員將人干細胞轉化為產生胰島素的細胞（insulin-producing cell，下稱胰島素產生細胞），并在輸注這些細胞的小鼠中證實它們的血糖水平可以控制，并且可以在功能上治愈糖尿病達9個月的時間。相關研究結果近期發表在Nature Biotechnology期刊上，論文標題為“Targeting the cytoskeleton to direct pancreatic differentiation of human pluripotent stem cells”。

論文通訊作者、華盛頓大學圣路易斯醫學院生物醫學工程學助理教授Jeffrey R. Millman博士說，“這些小鼠患有嚴重的糖尿病，它們的血糖水平讀數超過500mg/dL，這一水平對人來說可能是致命性的。當我們給它們注射胰島素產生細胞時，它們的血糖水平在兩周內就恢復正常并保持這種狀態達數個月之久。”

幾年前，正是這些研究人員發現了如何將人干細胞轉化為可產生胰島素的胰島β細胞。當這些細胞遇到血糖時，它們就會分泌胰島素。盡管如此，以前的研究工作仍存在局限性，不能有效控制小鼠的糖尿病。

如今，這些研究人員發現他們開發的新技術可以將人干細胞更有效地轉化為能夠更有效地控制血糖的胰島素產生細胞。

Millman說，“當試圖將人干細胞轉變為產生胰島素的β細胞（神經元或者心臟細胞）時，一個常見的問題是你還會產生其他不需要的細胞。就β細胞而言，我們可能會得到其他類型的胰腺細胞或肝細胞。”其他類型的胰腺細胞和肝細胞（即非靶細胞）當植入小鼠體內時不會傷害任何東西，但它們也不能抵抗糖尿病。

他說：“獲得的非靶細胞越多，治療上相關的細胞（即靶細胞）就越少。你需要大約10億個β細胞才能治愈一名糖尿病患者。但是，如果你制造的細胞中有四分之一實際上是肝細胞或其他胰腺細胞，那么你需要的不是10億個細胞而是12.5億個細胞，這使得治愈這種疾病變困難了25%。”

通過使用這種新技術，Millman團隊發現它產生的非靶細胞要少得多，而且獲得的β細胞具有改善的功能。這種技術靶向細胞骨架。細胞骨架決定了細胞的形狀，并使得細胞與其周圍的環境相互作用，從而將物理信號轉換為生化信號。

他說，“這是一種完全不同的方法。在此之前，我們需要鑒定出各種蛋白和因子并將它們添加到細胞中以觀察會發生什么。隨著我們更好地理解這些信號，我們已能夠讓這個過程的隨機性下降。”

了解這個過程使得Millman團隊能夠生產更多的β細胞。重要的是，這種新技術可以有效地適用于來自多個來源的人干細胞，從而極大擴展了它在疾病研究中的能力。

Millman說，“我們能夠制造出更多的β細胞，這些細胞在小鼠體內發揮更好的功能，其中的一些小鼠可被治愈超過一年的時間。”

他解釋說，在將這種策略用于治療糖尿病患者之前，還有很多事情要做。他們將需要在較大的動物模型中對這些細胞進行較長時間的測試，并努力讓這一過程自動化，從而有望產生能夠幫助目前需要注射胰島素來控制糖尿病的數百萬患者的β細胞。不過這項新的研究仍在繼續當中。