工程人胰腺細胞成功治療糖尿病

研究人員在一個實驗室組織工程化的人類胰島中發展循環系統，分泌激素如胰島素，並成功治療移植小鼠的突發1型糖尿病。

在Cell Reports發表的一項研究中，科學家們使用他們開發的一種新的生物工程過程稱為自縮合細胞培養。美國辛辛那提兒童醫院醫療中心和日本橫濱市立大學（YCU）的研究調查人員說，這項技術有助於推動醫學科學接近一天從人類自身細胞培養人體器官組織進行再生治療。

「這種方法可能成為治療1型糖尿病的主要治療策略，其中每年有79,000例新診斷，」辛辛那提幹細胞和器官醫學兒童中心的醫學科學家Takanori Takebe博士說。「這是一種永不消失的危及生命的疾病，因此開發有效的和可能的永久性治療方法將有助於全球數百萬兒童和成人。」

Takebe在YCU再生醫學系獲得雙重任命，強調該技術需要額外的研究，才能在臨床上用於治療。他是YCU同事Hideki Taniguchi博士的研究副主任研究員。

走出自然的道路

科學家用捐贈的人體器官細胞（胰臟，心臟，腦等），小鼠器官細胞和誘導多能幹細胞（iPS）測試其處理系統。從一個人的成年細胞（如皮膚細胞）重新編程，iPS細胞像胚胎細胞一樣起作用，並且可以在體內形成任何組織類型。

組織工程過程還使用兩種類型的胚胎期祖細胞，其支持身體及其特定器官的形成。祖細胞是間充質幹細胞（MSN）和人臍血管內皮細胞（HUVEC）。

使用捐贈的器官細胞，小鼠細胞或iPS細胞，研究人員將這些與MSN，HUVEC以及其他遺傳和生物化學材料以及胰島形成提示結合起來。在滋養和培養細胞的條件下，這些成分會凝聚並自我組織成胰島。

研究人員報告說，將組織工程化的胰島移植到嚴重1型糖尿病的人源化小鼠模型後，他們解決了動物的疾病。

血源挑戰

人胰島已經可以移植到糖尿病患者中進行治療。不幸的是，植入成功率相對較低，因為在移植前處理胰島時，組織會失去血管化和血液供應。作者寫道，這使得獲得這些手術的患者很難獲得最大的健康益處。

據研究人員介紹，儘管基於幹細胞的組織工程具有巨大的治療潛力，但其未來的臨床應用仍然面臨著確保血液供應以滋養移植組織的關鍵挑戰。

「我們需要一個能夠通過及時發展血管網路來確保植入成功的策略，」谷口說。「我們在這項研究中表明，自縮合細胞培養系統可以促進組織血管生成。」

在該過程產生的電流中組織工程化的胰島不僅在移植入1型糖尿病的動物模型中後迅速形成血管網路，組織也作為內分泌系統的一部分有效地發揮功能 - 分泌激素如胰島素和穩定血糖控制在動物中。

Takebe"s和Taniguchi的研究團隊已經證明能夠使用iPS細胞的「自縮合」細胞培養過程來組織工程化三維人類肝臟器官，其可以在移植到實驗室小鼠後血管化。但是，研究人員稱，直到目前的研究發現，能夠產生體內血管形成的器官組織碎片（如胰島）的能力一直是一個難以捉摸的目標。

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