1型糖尿病有望迎来新型生物工程疗法

2018年05月15日 来源:药明康德

  随着最近胰岛组织移植的成功,利用组织移植治疗器官功能失常的策略正在得到越来越多的关注。而且,在基于干细胞的组织工程学方面的创新进一步显示出这一策略的巨大医疗潜力。但是,临床上使用组织移植疗法能否成功的关键,在于移植到宿主体内的组织能否及时发育出血管网络并且整合到宿主体内。日前,日本横滨市立大学(Yokohama City University, YCU)的研究人员开发出一种称为“自我凝结”(self-condensation)的生物工程培养方法,让不同组织碎片中的细胞自动凝结生成具备血循环系统的组织。这项研究发表在最新一期的《Cell Reports》上。

▲图片来源:123RF

  对于1型糖尿病患者来说,由于分泌胰岛素的胰岛受到损伤,他们需要终身接受胰岛素治疗来控制病情,不能及时接受胰岛素注射可能危及他们的生命。因此,开发出一种长期有效的治疗方式将会造福全球上百万儿童和成年患者。

  人体胰岛组织已经被用来移植到糖尿病患者体内作为治疗方法,但是移植组织成功整合进宿主体内的比例较低,因为胰岛组织在移植手术前接受的处理过程将胰岛的血管系统剥离,导致它们供血不足,因而无法发挥出最大疗效。

  “我们需要一种方法能够让移植体及时发育出血管系统,”文章的资深作者之一,YCU的谷口英树(Hideki Taniguchi)博士说。

  在这项研究中,研究人员将捐献的人体器官或小鼠器官解离成小的组织碎片,然后将它们与间充质干细胞(mesenchymal stem cells, MSNs)和人脐静脉血管内皮细胞(human umbilical vascular endothelial cells, HUVECs)混合在一起。这两种胚胎期祖细胞有支持身体和器官形成的功能。将这些组织碎片和细胞在培养皿中混合在一起,然后等待它们自我组装凝结成一块组织。研究结果表明,胰岛组织碎片与MSNs和HUVECs一起能够自我组装生成胰岛组织,并且在组织中生成血管系统。

▲该图显示,由研究人员生物工程化并移植入小鼠的血管化胰岛(绿色区域)。

生物工程胰岛具有血管网络(显示为红色)并分泌激素如胰岛素,在移植后7天显示。

(图片来源:Cincinnati Children's Hospital)

  当这些利用组织工程生成的胰岛被移植到模拟人类1型糖尿病的小鼠模型体内后,它们能够像小鼠内分泌系统的一部分一样行使分泌胰岛素和调控血糖的功能。研究结果表明,这种移植组织不但在移植手术后整合到小鼠体内的比例显著增加,而且能够成功消除小鼠的疾病症状。

  “每年有7万9千名新1型糖尿病患者出现,这一手段可以成为治愈他们的主要策略,”这项研究的负责人、YCU的Takanori Takebe教授说。

  Takanori Takebe教授的团队过去的研究已经表明,使用诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cell)和MSNs、HUVECs结合能够生成具备血管系统的类器官组织。这项研究进一步扩展了培养生成类器官的细胞来源。

  我们期待这一研究成果也能适合人体,尽快为糖尿病患者带来福音。

 

  参考资料:

  [1] Tissue-engineered human pancreatic cells successfully treat diabetic mice

  [2] Self-Condensation Culture Enables Vascularization of Tissue Fragments for Efficient Therapeutic Transplantation

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