西亚试剂 ：Cell：在体外将干细胞分化成功能性β细胞的配方

道格拉斯·梅尔顿比任何人都急于得到糖尿病的治愈方法，因为他的儿子在还是个婴儿的时候就患有此病了，而他的女儿在14岁时被诊断出该病。在过去20年中的大多数时间，哈佛干细胞研究所的发育生物学家道格拉斯·梅尔顿一直将他的研究致力于该病的治愈方法的发现。他和他的同事在本周报告了接近这个目标的重要的一步：一个配方可以把人类干细胞转变为功能性胰岛β细胞——该细胞可被1型糖尿病患者(如梅尔顿的儿子和女儿)自身的免疫系统破坏。研究人员在本研究中转变出的胰岛β细胞通过产生胰岛素对葡萄糖作出反应，如同正常β细胞所做的。当将糖尿病的形式注入到小鼠中，该细胞可以治愈这个疾病。

“糖尿病研究界为这种类型的突破已经等了好长一段时间，” 伦敦帝国学院研究β细胞遗传的豪尔赫·费雷尔说。这个实验室生成的细胞可能会成为用于研究糖尿病的一种有价值的工具，并且梅尔顿希望，其最终可以用来治疗患者。

整整一天，胰腺都在调节人体的血糖水平，通过分泌胰岛素对餐后葡萄糖增加作出反应，这有助于细胞吸收糖类。在1型糖尿病的患者中，其自身免疫系统会错误地杀死β细胞，而原因尚未明了，且身体不能没有胰岛素。人们通过注射仔细校准剂量的胰岛素来控制他们的糖尿病。但是，这与从健康胰腺获得的精确胰岛素控制几乎无法匹配，所以研究人员几十年来希望找到一种方法来代替失去的细胞。

当科学家在1998年分离出人类胚胎干细胞(ES细胞)时，希望一路飙升。ES细胞是多能的，这意味着在理论上它们可以转变成身体的任一种细胞，包括β细胞。事实上，研究人员首要研究之一是，试图使用ES细胞制造出胰岛β细胞。后来，他们试图使用所谓的诱导多能干细胞(iPS细胞)，通过将体细胞重编程成胚胎样状态进行。无论哪种方式，“这被证明是一个非常复杂的工作，” 纳什维尔的范德比尔特大学研究胰腺发育的马克·麦格纳逊说。

几个研究团队已经把干细胞分化成β细胞的前体，当放入实验动物时才成熟。但这些细胞需要6周才能完全成为功能性β细胞，并且它们不易在体外研究。然而，临床试验已在上个月开始测试它们用于患者的疗效。

在本周的Cell杂志上，梅尔顿和他的同事们报道一种复杂的配方，其能够直接将无论是人类胚胎干细胞(ES细胞)还是iPS细胞分化成功能性β细胞。这一突破是在梅尔顿实验室十多年来执着的工作的基础上完成的。他和他的同事们苦心研究调控胰腺发育的信号，应用他们和其他的发现，开发出一种方法将干细胞分化为成熟的β细胞。“这里面并没有魔法，” 梅尔顿说。“这甚至不是应用于发育生物学的一个发现。”

“该草案是可重复的，但比较单调乏味，” 梅尔顿补充道。干细胞在烧瓶中生长需要5种不同的生长培养基和11种分子因素，从蛋白质到糖类，将之添加到精确的组合中需要超过35天才能够将它们转变成β细胞。从好的一方面来说，梅尔顿道，该技术可以在一个500毫升的烧瓶中产生2亿个β细胞——在理论上，这足以治疗一个患者。梅尔顿说，该草案似乎与ES和iPS细胞系的工作是同等的。

在该细胞可用于治疗1型糖尿病之前，研究人员需要找到一种方法来保护它们免受免疫排斥反应。触发该疾病同样的自身免疫反应可能会攻击从患者自身的iPS细胞衍生的新β细胞，以及正常的免疫反应会破坏ES衍生的β细胞，这似乎出现异质性。(这一直是努力使用来自死者器官捐赠者的β细胞的接受移植来治疗1型糖尿病的一个挑战。)梅尔顿和他的同事正在探索如何将干细胞衍生的β细胞装入胶囊中，以及如何修饰β细胞，使它们能够抵御免疫攻击。

与此同时，该细胞可有助于自身免疫性疾病的研究。“这项技术可能提供了一些方法来创建模型系统来研究糖尿病的遗传基础，或者发现新的提高现有β细胞的治疗方法，，” 费雷尔说道。梅尔顿说，他的实验室已经有来自于糖尿病患者(1型和2型，并且β细胞没有被破坏)和健康对照组的iPS细胞系。他们从那些细胞系中生成β细胞，去寻找可能解释不同形式的糖尿病如何发展的差异。他们还将筛选出化学物质，其可以阻止甚至逆转糖尿病对β细胞的伤害。

梅尔顿说，他的儿子和女儿——现在23和27岁，对他的研究小组取得的进展感到很高兴，但感到意外。扭转了父子的角色,他们温柔地唠叨他“开始着手解决[免疫排斥反应]的问题。以上资料由西亚试剂：http://www.xiyashiji.com/提供