实验室培育出功能性β细胞

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摘要：人类多能干细胞（hPSCs）自我更新的能力以及它们能够分化成为大多数细胞类型的能力——从神经元到皮肤细胞、肌肉细胞和分泌胰岛素的胰腺β细胞——激发了许多研究小组去寻找在实验室里培育出对葡萄糖有反应的β细胞的方法。
　　在研究糖尿病细胞疗法的过程中长期存在的一个绊脚石就是，采自人类干细胞的β细胞的成熟程度直接超出前驱阶段进入功能齐全的胰岛素释放状态。

　　现在，在《细胞代谢》杂志上，来自美国加利福尼亚州拉贺亚市索尔克生物研究所的研究人员解释了他们是如何通过激活一种称为雌激素相关受体γ（ERRγ）的蛋白质得以在实验室培育出成熟的β细胞。

　　教授和分子生物学家，资深作者RonaldEvans说：

　　“在一个培养皿中，有一个转换装置，可能可以生成一种功能性的人类β细胞，这种细胞的反应几乎跟自然生成的一模一样。”

　　人类多能干细胞（hPSCs）自我更新的能力以及它们能够分化成为大多数细胞类型的能力——从神经元到皮肤细胞、肌肉细胞和分泌胰岛素的胰腺β细胞——激发了许多研究小组去寻找在实验室里培育出对葡萄糖有反应的β细胞的方法。

　　为了在实验室里研制出不同类型的细胞，研究人员诱导hPSCs下面各个分支路径，胎儿细胞通常一路分化成为各种不同类型的细胞。然而，Evans教授解释说，在这个过程中有许多发育节点，在实验室培育胰腺β细胞的时候，研究常常一直都处于早期阶段无法顺利进展。

　　成熟β细胞有更多的错误的ERRγ蛋白

　　为了发现到底是什么可能会诱发细胞的下一步成熟，研究人员比较了成人和胎儿β细胞的转录组。此外，转录组包含了开关基因组中各种基因的分子的完整目录。

　　他们发现在成熟β细胞中，核受体蛋白ERRγ更为丰富。该小组已经很熟悉蛋白质在肌肉细胞中的作用且已经对其增强耐力的能力进行过研究。

　　Evans教授说，在肌肉中，蛋白质能促进细胞内的能量产生器线粒体更快生长，它们加快糖和脂肪的燃烧从而获得能量。

　　“这有点让人惊奇，β细胞能够产生如此高水平的调节作用，”他补充说，“但β细胞必须释放大量胰岛素来控制血糖水平。这是一个能量非常密集的过程。”

　　因此，该小组决定进行一些测试，以便能够更密切地查看到ERRγ在生成胰岛素的β细胞中可能发挥什么作用。

实验室培育出功能性β细胞

　　“开创功能性β细胞的新纪元”

　　当他们通过转基因方法使小鼠缺乏ERRγ时，研究人员发现，小鼠的β细胞在血糖出现峰值时没有产生相应的胰岛素反应。

　　接下来他们试着通过hPSCs得到β细胞生成更多的ERRγ，这下奏效了；培育出的细胞开始对葡萄糖出现反应并释放胰岛素。

　　最后，该小组将实验室培育出的β细胞移植到糖尿病小鼠体内，发现从第一天起，β细胞就开始对葡萄糖峰值出现反应并释放胰岛素。

　　Evans教授说，他们对此结果感到非常兴奋。看来，只需要转换足够ERRγ蛋白就能够在实验室培育出成熟且能对葡萄糖出现反应并释放胰岛素的β细胞——无论是培养皿还是活体动物。

　　Evans教授推测，当胎儿在发育时能够从母体得到稳定的葡萄糖供应，因此不需要产生胰岛素来调节血糖，所以这个转换开关是不活跃的。但是，当宝宝出生第一次呼吸吸入氧气时，就激活了这个开关。

　　之前实验室尝试培育β细胞都在胎儿期就夭折了。这项研究已经发现了如何把它带到成年阶段，使用与自然转换一样的蛋白质。Evans教授总结道：

　　“我相信这项工作将我们进入到一个全新的时代，我将可以随意培育出功能性β细胞。”

　　他和他的团队现在正计划着要进一步看看，这个转换开关在更复杂的糖尿病治疗模型中是如何发挥作用的。


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点评：这个实验室研究成果有助于糖尿病的治疗研究

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