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科研新知
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Nature: 糖尿病治疗新策略—重编程胰腺α-细胞产生胰岛素

最新研究表明正常情况下不产生胰岛素的胰腺细胞,可以被改造产生胰岛素,从而帮助控制糖尿病。


图1 PDX-1和Mafa两个基因将胰岛α细胞重编程胰岛β细胞 | http://t.cn/EVyVK3t


进食后血糖水平升高,胰腺中的β细胞通过释放胰岛素,进而刺激细胞开始吸收糖分。糖尿病患者体内的β细胞会出现故障,导致血糖水平升高,从而损害身体并引发疾病。在1型糖尿病,免疫系统攻击并破坏β细胞,而在2型糖尿病,β细胞不能产生足够的胰岛素,或出现胰岛素抵抗。而最新研究表明,正常情况下不产生胰岛素的胰腺细胞,可以被改造,产生胰岛素,从而帮助控制糖尿病小鼠的血糖水平。


图2 人工胰岛内分泌细胞假胰岛的产生与分析示意图 | http://t.cn/EVyMRZN


在胰腺中产生胰岛素的β细胞破坏会导致糖尿病发生,糖尿病的治疗是目前临床的难点。Nature的一项最新研究表明,胰腺的α-细胞可以被改造来代替β细胞,帮助控制血糖水平(1)。通过重编程胰腺的α-细胞产生胰岛素,为糖尿病治疗带来了新的策略和希望。在2月13日发表在《自然》杂志上的一项研究中,研究人员报告说,诱导正常情况下不分泌胰岛素(一种调节血液中葡萄糖含量激素)的人类胰腺细胞,能改变自身特性,开始分泌胰岛素。这些重新编程细胞移植到小鼠体内时,有效缓解了糖尿病症状。该研究的发表使得该方法有朝一日用于人类治疗的可能性大大增加。


科学家们之前已经在小鼠的研究表明,如果β-cells受损破坏,其周围临近的另一种类型胰腺细胞—α-cells会变得像β-细胞,并开始产生胰岛素insulin。正常情况下,这些α-cells分泌胰高血糖素。当β-cells受损后,两种重要的蛋白质Pdx1MafA表达增加,并能使α-cells产生胰岛素(1)。基于上面的研究,瑞士日内瓦大学佩德罗Herrera和他的同事们提出假设,如果在人类α-cells产生更多的Pdx1MafA是否也会产生类似的效果让α-cells产生胰岛素。于是,他们首先从人类胰腺中提取胰岛细胞,并分离出不同的细胞类型。然后将编码Pdx1和MafA蛋白质的DNA导入α-cells。细胞培养一个星期后,几乎40%的人类α-cells能产生胰岛素,而未导入上述DNA的对照组细胞(非重编程细胞)则不能产生胰岛素。而且重编程细胞也显示出β-cells相关基因的表达增加,似乎具有β-cells特征(2)。

随后,研究团队将上述重编程细胞植入β-cells受损的糖尿病小鼠,能使血糖水平下降到正常水平。当这些重编程的细胞移植物被移除后,老鼠的血糖又迅速回升。如果α-cells或其他类型的胰岛细胞都能以上述方式产生胰岛素,那么糖尿病患者的生活质量将会大大提高。

目前,其他研究团队也在努力创建新的产生胰岛素的胰腺细胞,例如试图从干细胞生成β-cells。但免疫系统攻击β-cells的1型糖尿病对这些策略构成挑战。然而Herrera和他的团队创建的重编程细胞能克服其他干细胞策略所面临的挑战。


参考文献:

Kenichiro Furuyama, Simona Chera, Léon van Gurp, Daniel Oropeza, Luiza Ghila, Nicolas Damond, Heidrun Vethe, Joao A. Paulo, Antoinette M. Joosten, Thierry Berney, Domenico Bosco, Craig Dorrell, Markus Grompe, Helge Ræder, Bart O. Roep, Fabrizio Thorel & Pedro L. Herrer. Diabetes relief in mice by glucose-sensing insulin-secreting human α-cells. Nature, Published: 13 February 2019. doi: 10.1038/s41586-019-0942-8.


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