新研究將干細胞產(chǎn)生的β細胞產(chǎn)率從30%提高至80%

在一項新的研究中，來自美國哈佛大學等研究機構(gòu)的研究人員通過使用生物和物理分離方法富集樣品中的β細胞，對一種將干細胞轉(zhuǎn)化為產(chǎn)生胰島素的β細胞的實驗室過程進行了改進。這一發(fā)現(xiàn)可能可用于改善針對1型糖尿病患者的β細胞移植。相關(guān)研究結(jié)果于2019年5月8日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標題為“Charting cellular identity during human in vitro β-cell differentiation”。論文通訊作者為哈佛大學的Douglas Melton博士。

2014年，Melton驗室**證實了干細胞能夠轉(zhuǎn)化為功能性β細胞，這就為患者提供自己的胰島素來源邁出了一大步（Cell, 2014, doi:10.1016/j.cell.2014.09.040）。在這種初始的轉(zhuǎn)化過程中，β細胞占最終細胞混合物的30％。

論文**作者、Melton驗室研究生Adrian Veres說，“要從30％提高，我們需要真正了解剩下的70％的細胞。直到最近，我們才能拿出我們的細胞樣品，了解那里存在哪些細胞類型。如今，隨著單細胞測序的革命，我們能夠從一無所知到給出完整的細胞類型清單?！?/span>

兩步富集

Melton說，“我們采用了單細胞測序和分子生物學技術(shù)來描述我們能夠利用干細胞制造出的細胞類型。這種操作的開始總是要知道自己在處理什么。”

細胞含有一套相同的基因，但是細胞類型的不同取決于哪些基因是活躍的或表達。這些研究人員使用單細胞測序來鑒定數(shù)萬個細胞中表達的完整基因目錄。然后，他們根據(jù)細胞的表達模式對它們進行分組。

正如所料，一些細胞具有與產(chǎn)生人胰腺激素的細胞---產(chǎn)生胰高血糖素的α細胞和產(chǎn)生胰島素的β細胞---相似的基因表達模式。（出乎意料的是，這些研究人員還發(fā)現(xiàn)了一種產(chǎn)生神經(jīng)遞質(zhì)血清素的新型細胞。）

這些研究人員還發(fā)現(xiàn)了一種僅在β細胞上表達的蛋白，即CD49a。這意味著他們可以將它作為一種生物“鉤子”來從這種細胞混合物中捕獲β細胞。

來自Semma Therapeutics公司的科學家們開發(fā)出第二種富集β細胞的方法：通過物理收集分離細胞混合物中的所有β細胞，隨后讓它們聚集在一起。這種聚集富集了β細胞的數(shù)量。它基于這樣的假設(shè)：產(chǎn)生激素的細胞彼此之間的吸引力要大于不產(chǎn)生激素的細胞。總之，這兩種方法將發(fā)生轉(zhuǎn)化的干細胞樣品中的β細胞純度從30％提高到80％。

論文共同作者、Semma Therapeutics公司細胞生物學研發(fā)副總裁Felicia Pagliuca說，“當我們致力于將干細胞衍生的β細胞植入患者體內(nèi)時，更純的細胞混合物意味著我們能夠使用更小的微創(chuàng)設(shè)備來遞送相同數(shù)量的功能性細胞。”

優(yōu)化細胞混合物

控制細胞混合物中的β細胞百分比的能力是這項研究的關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)。如今，這些研究人員能夠?qū)Ｗ⒂诩毎愋偷?*混合。

Veres說，“如今，我們面臨的**問題是80％的β細胞是否是我們想要的。也許你需要更多的其他細胞類型來協(xié)助調(diào)節(jié)β細胞，這樣它們能夠正常運作。我們將找出這些細胞類型之間如何發(fā)生相互作用?！?/span>