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作者:陈访达 | 主编:摩西
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多能干细胞(PSCs)凭借其强大的自我更新能力和分化为多种功能性细胞类型的潜力,一直是细胞替代疗法的一种理想候选者。它们能够提供源源不断的细胞来源,这使得其在再生医学中的应用前景十分广阔。
早在2007年,科学家就通过重新编程体细胞,成功地衍生出了人类诱导多能干细胞(iPSCs)。这一重大突破解决了多能干细胞生成中的伦理问题,并为个性化再生医学奠定了基础,因为通过这种技术可以从患者自身细胞生成适合其治疗的自体干细胞。
在此之后,科学家们一直致力于将多能干细胞(PSCs)转化为功能性“类胰岛细胞”。早期的研究尝试过从胚胎干细胞和诱导多能干细胞(iPSCs)中生成能分泌胰岛素的β细胞。然而,这些β细胞最初的功能仍然有限。经过多年的努力,科学家们逐渐优化了这些细胞的胰岛素分泌能力,最终成功生成了更为接近人体天然胰岛功能的β细胞。
最近,来自南开大学医学院和北京大学医学院的研究团队就在权威期刊《Cell》上发表了一篇病例报告“Transplantation of chemically induced pluripotent stem-cell-derived islets under abdominal anterior rectus sheath in a type 1 diabetes patient”,基于他们此前的工作开发了一种高效的分化方案,从CiPSCs(化学诱导多能干细胞)中生成了类胰岛细胞(CiPSC-islets)。
这些细胞在基因表达、结构组成以及胰岛素分泌功能上,都与人体的天然胰岛非常相似。在非人类灵长类动物的临床前研究中,研究人员进一步评估了这些CiPSC-islets的安全性与有效性,结果显示这些实验动物的糖尿病病情得到了显著改善,且长期观察未见肿瘤形成。这意味着CiPSC-islets在糖尿病治疗中展现出了巨大的潜力。
在移植过程中,研究人员还开发了一种更为理想的移植策略。传统的胰岛移植通常是将胰岛注入肝门静脉中,但这种方法存在急性炎症反应和移植细胞的大量丢失的风险。为了解决这些问题,科学家们多年来一直在寻找更适合胰岛细胞存活的移植部位。通过研究和对比,研究团队发现腹部前直肌鞘下的肝外移植位点能够显著提高移植细胞的存活率,并且移植后的胰岛素分泌水平接近健康人的状态。
从总体结果来看,这名I型糖尿病(T1D)患者在接受自体细胞诱导多能干细胞(CiPSC)胰岛移植后仅三个月,患者便实现了胰岛素独立性,且在未使用外源性胰岛素的情况下,血糖时间在目标范围(TIR)超过了98%,且HbA1c也降至非糖尿病病人的水平。之前就有研究表明,增加的TIR可以降低并发症的风险比,而HbA1c每减少1%接近生理水平,与糖尿病相关并发症和死亡风险就降低21%。这些发现都表明使用该治疗方法对患者的代谢结果产生了积极影响。
值得注意的是,这次研究中对2006年日本京都大学的山中伸弥(Shinya Yamanaka)教授开发的细胞重编程技术进行了一系列创新。“重编程技术”是能够将成年体细胞转化为多能干细胞(iPS细胞,诱导性多能干细胞)的技术,这种重编程的核心在于引入特定的转录因子(Oct3/4、Sox2、Klf4和c-Myc),通过基因工程手段改变细胞的命运,使其恢复到类似于胚胎干细胞的状态。
该研究的创新在于研究人员没有使用某些特定的蛋白质来激活基因表达,而是选择了用小分子化合物来处理细胞,这种方法能够让他们在实验过程中获得更好的控制力。简单来说,运用小分子化合物就像是多了一个“遥控器”,能够精准调节细胞的反应,而不必依赖更复杂的“机械装置”(即蛋白质),从而大大提高了实验的灵活性和可控性!
总结来看,这项研究成功将化学诱导多能干细胞(CiPSCs)转化为了类胰岛细胞,并在人体自体移植案例中验证了其安全性和有效性,为糖尿病治疗带来了新的希望。通过优化移植策略,研究团队发现了更适合胰岛细胞存活的移植部位,从而显著提高了胰岛素分泌水平。这一进展不仅展示了细胞治疗在糖尿病管理中的潜力,也为未来的临床应用奠定了坚实的基础。