1921年加拿大外科醫(yī)生發(fā)現(xiàn)胰島素，僅僅6個月，胰島素便開始用于臨床挽救和延長了無數(shù)糖尿病患者的生命。這是醫(yī)學(xué)史上劃時代的里程碑事件。但是注射胰島素畢竟痛苦且麻煩，無法徹底解決糖尿病患者的痛苦。隨著技術(shù)的發(fā)展，對糖尿病的研究可謂是遍地開花。
近日，由哈佛大學(xué)Douglas Melton實驗室領(lǐng)導(dǎo)的一組研究人員改進了將干細胞轉(zhuǎn)化為產(chǎn)生胰島素的β細胞的實驗室過程，使用生物和物理分離方法來增加樣本中β細胞的比例。研究結(jié)果發(fā)表在《Nature》雜志上，可能會用于改善1型糖尿病患者的β細胞移植。
技術(shù)的風(fēng)口上，β細胞也能“飛”
β細胞（亦稱胰島B細胞）是一種內(nèi)分泌細胞，它的主要作用是能分泌胰島素起到調(diào)節(jié)血糖的作用。2014年， Douglas Melton的實驗室首次表明，干細胞可以轉(zhuǎn)化為功能細胞，這為患者提供自身胰島素源邁出了一步。在最初的過程中，β細胞只占最終細胞混合物的30%。
面對這一突破性的結(jié)果，研究人員并沒有沾沾自喜。該研究的主要作者Adrian Veres表示，“想要突破30%，需要真正了解其他70％的細胞。”
如今，借助單細胞測序技術(shù)，培育出的β干細胞純度能夠達到80%。哈佛干細胞研究所的聯(lián)合主任Melton說：“單細胞測序和分子生物學(xué)能夠幫助我們對從干細胞制造出的細胞種類進行辨別。”
先分離再聚集 兩步提純濃度高
雖然細胞都包含相同的一組基因，但細胞類型不同取決于哪些基因是活躍的或表達的。研究人員利用單細胞測序技術(shù)鑒定了成千上萬個單個細胞中表達的全部基因。然后再根據(jù)細胞的表達模式對細胞進行分組。
不出所料，其中一些細胞的基因表達模式與人類胰 腺中產(chǎn)生激素的細胞相似，這些細胞包括制造胰高血糖素的α細胞和制造胰島素的β細胞。
研究小組還發(fā)現(xiàn)了一種只在β細胞上高表達的特殊蛋白質(zhì)——CD49a。這一發(fā)現(xiàn)奠定了提純β細胞的前提。這種蛋白質(zhì)可以說是一個“魚鉤”，將β細胞從混合物中“捕撈”出來。
有了第一步的分離，接下來的工作便是聚集β細胞。研究人員基于“產(chǎn)生激素的細胞彼此之間比不產(chǎn)生激素的細胞更容易相互吸引”的假設(shè)，合作開發(fā)富集β細胞的方法：將混合物中的所有細胞物理分離，然后讓它們重新聚集在一起。
研究人員們首先使用了一種特殊的抗體，它的一端能結(jié)合CD49a，可以識別這些β細胞，而它的另一端則是藻紅蛋白（phycoerythrin ）。隨后，研究人員們再加入了一種能夠結(jié)合藻紅蛋白的微珠。在磁力的作用下，這些微珠開始聚集，并通過“藻紅蛋白 - CD49a抗體”，順利地把胰島β細胞給聚集起來。
這兩種方法將轉(zhuǎn)化干細胞樣本中的β細胞純度從30%提高到80%。
找到混合比
當(dāng)然，一味的追求高濃度β細胞顯然是不可取的，只有高濃度且能夠正常工作的β細胞才是我們想要的。因此，控制細胞在混合物中的比例是這項研究的關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)?，F(xiàn)在，研究人員可以專注于細胞類型的混合。
也許這需要更多其他類型的細胞來幫助調(diào)節(jié)β細胞，這樣它們才能正常工作。研究人員也將致力于探究細胞之間的相互作用。
糖尿病細胞療法公司Semma Therapeutics的副總裁費利Felicia Pagliuca說:“當(dāng)我們致力于將干細胞衍生的β細胞植入患者體內(nèi)時，更純凈的混合物意味著我們可以使用更小、侵入性更小的設(shè)備來輸送同樣數(shù)量的功能細胞。”
或許在不久的將來，這一糖尿病細胞療法也將造福于人類，讓糖尿病患者徹底告別注射器與藥物治療。
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