顶尖学术期刊《自然》杂志上,近期在线发表了一项来自索尔克研究所(Salk Institute)的新成果,科学家们在开发糖尿病疗法方面取得了重要进展。
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利用干细胞技术,研究人员研制出了首个能够屏蔽免疫系统的人胰岛类器官。这些具有胰岛功能的细胞群移植到糖尿病小鼠体内后,能够长期稳定血糖,同时无需使用免疫抑制药物来克服移植产生的免疫排斥现象。
在这项研究中,科学家们针对的是1型糖尿病。罹患1型糖尿病的患者,其胰岛β细胞会被免疫系统所攻击,导致胰脏无法顺利制造胰岛素,因而难以控制血糖。
由于需要终身治疗,即便可以使用自动化设备输送胰岛素,对于患者来说控制血糖仍是一种挑战。另一种治疗方法是移植捐赠的胰岛组织,但这需要患者长期服用免疫抑制药物来克服免疫排斥,带来了严重的感染风险。因此几十年来,研究人员一直在寻找更好的方法来补充胰岛细胞。研究机构的新闻稿称,无需使用设备、移植可产生胰岛素的细胞群将使我们离治愈这种疾病又近一步。
领衔这项工作的Ronald Evans教授在之前的研究中,克服了该领域的一个障碍。他们使用干细胞来源的β样细胞产生胰岛素,但这些细胞由于“动力不足”,在葡萄糖刺激下并不释放胰岛素。Evans教授的团队发现,加入一种叫ERR-γ的基因开关,可以给细胞“增压”,使它们在感受到高浓度葡萄糖时产生足够动力释放胰岛素。
此次研究中,他们开发出一种体外培养β样细胞的新方法。他们建立了模拟人类胰腺的三维环境,可以使其中培养的β样细胞具有类似胰岛的特性。重要的是,研究小组发现,通过一种叫WNT4的蛋白能够开启上述ERR-γ开关。经过这些步骤,他们得到了模拟人类胰岛的功能性细胞簇:人胰岛样类器官(human islet-like organoids,简称HILOs)。
接下来,研究小组解决了复杂的免疫排斥问题。受癌症免疫疗法药物的启发,研究团队尝试利用免疫检查点蛋白PD-L1保护移植细胞。“通过表达作为免疫抑制剂的PD-L1,移植的类器官能够躲避免疫系统攻击,”第一作者Eiji Yoshihara博士说。研究人员开发了一种方法,通过连续多次用蛋白干扰素γ(IFN-γ)刺激,可以在HILOs中诱导产生PD-L1。
移植到具有健康免疫系统的糖尿病小鼠体内后,这些可以表达PD-L1的HILOs提供了免疫屏蔽功能,可以连续40多天持续控制血糖。
“这是首次有研究表明,无需基因操作就可以保护HILOs免受免疫系统的影响。”该研究的共同作者之一Michael Downes博士说,“如果我们能够把它开发为一种疗法,将来患者就不需要服用免疫抑制药物了。”
当然科学家也指出,这一系统在推进到临床试验之前,还有很多工作要做。移植的类器官需要在小鼠体内进行更长时间的实验,以证实其作用是持久的。并且,需要做更多的工作来确保它们在人体中使用是安全的。
Evans教授说:“大多数1型糖尿病患者是儿童和青少年,这种疾病长期以来很难用药物管理。我们用实验室生成的人类胰岛样细胞群替换受损细胞,让它们按需产生正常量的胰岛素,希望再生医学与免疫屏蔽的结合能够改变1型糖尿病的治疗现状。”
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