頂尖學術期刊《自然》雜志上,近期在線發表了一項來自索爾克研究所(Salk Institute)的新成果,科學家們在開發糖尿病療法方面取得了重要進展。
利用干細胞技術,研究人員研制出了首個能夠屏蔽免疫系統的人胰島類器官。這些具有胰島功能的細胞群移植到糖尿病小鼠體內后,能夠長期穩定血糖,同時無需使用免疫抑制藥物來克服移植產生的免疫排斥現象。
在這項研究中,科學家們針對的是1型糖尿病。罹患1型糖尿病的患者,其胰島β細胞會被免疫系統所攻擊,導致胰臟無法順利制造胰島素,因而難以控制血糖。
由于需要終身治療,即便可以使用自動化設備輸送胰島素,對于患者來說控制血糖仍是一種挑戰。另一種治療方法是移植捐贈的胰島組織,但這需要患者長期服用免疫抑制藥物來克服免疫排斥,帶來了嚴重的感染風險。因此幾十年來,研究人員一直在尋找更好的方法來補充胰島細胞。研究機構的新聞稿稱,無需使用設備、移植可產生胰島素的細胞群將使我們離治愈這種疾病又近一步。
領銜這項工作的Ronald Evans教授在之前的研究中,克服了該領域的一個障礙。他們使用干細胞來源的β樣細胞產生胰島素,但這些細胞由于“動力不足”,在葡萄糖刺激下并不釋放胰島素。Evans教授的團隊發現,加入一種叫ERR-γ的基因開關,可以給細胞“增壓”,使它們在感受到高濃度葡萄糖時產生足夠動力釋放胰島素。
此次研究中,他們開發出一種體外培養β樣細胞的新方法。他們建立了模擬人類胰腺的三維環境,可以使其中培養的β樣細胞具有類似胰島的特性。重要的是,研究小組發現,通過一種叫WNT4的蛋白能夠開啟上述ERR-γ開關。經過這些步驟,他們得到了模擬人類胰島的功能性細胞簇:人胰島樣類器官(human islet-like organoids,簡稱HILOs)。
接下來,研究小組解決了復雜的免疫排斥問題。受癌癥免疫療法藥物的啟發,研究團隊嘗試利用免疫檢查點蛋白PD-L1保護移植細胞。“通過表達作為免疫抑制劑的PD-L1,移植的類器官能夠躲避免疫系統攻擊,”第一作者Eiji Yoshihara博士說。研究人員開發了一種方法,通過連續多次用蛋白干擾素γ(IFN-γ)刺激,可以在HILOs中誘導產生PD-L1。
移植到具有健康免疫系統的糖尿病小鼠體內后,這些可以表達PD-L1的HILOs提供了免疫屏蔽功能,可以連續40多天持續控制血糖。
“這是首次有研究表明,無需基因操作就可以保護HILOs免受免疫系統的影響。”該研究的共同作者之一Michael Downes博士說,“如果我們能夠把它開發為一種療法,將來患者就不需要服用免疫抑制藥物了。”
當然科學家也指出,這一系統在推進到臨床試驗之前,還有很多工作要做。移植的類器官需要在小鼠體內進行更長時間的實驗,以證實其作用是持久的。并且,需要做更多的工作來確保它們在人體中使用是安全的。
Evans教授說:“大多數1型糖尿病患者是兒童和青少年,這種疾病長期以來很難用藥物管理。我們用實驗室生成的人類胰島樣細胞群替換受損細胞,讓它們按需產生正常量的胰島素,希望再生醫學與免疫屏蔽的結合能夠改變1型糖尿病的治療現狀。”(生物谷Bioon.com)
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