研究人員利用人皮細胞製造可以產生胰島素的細胞!

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胰島的beta細胞 (綠) 植入老鼠中分解葡萄糖 (紫)

在樂石機構(Gladstone Institutes)以及舊金山加州大學的科學家已可將人類皮膚細胞轉換為功能正常可產生胰島素的胰腺細胞。依據「自然」刊期 (Nature Communications)的最新研究報告顯示,此種將細胞重新排序的新方法不僅有效,而且在安全可控的狀況下具有規模化的潛力,能生產百萬兆的細胞,有助於深受糖尿病之苦的患者。

先經醫學研究再實際應用於患者的轉譯(translational)研究中,是以產生胰島素的胰腺細胞增生為主。為了能達到此目標,研究人員均使用幹細胞(stem cells),因為未分化細胞會受迫轉變成專門細胞,,心臟、腦及肝細胞就是如此產生。

在此情形下,研究學者希望能嚐試新的技術,讓轉化過程更有效率。首選當然就是人體皮膚,因為是蘊藏豐富且容易取得的人體組織,只要謹選化學藥物,皮膚細胞可變成不成熟的內胚層前驅細胞

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內胚層(endoderm)是非常年輕人體胚胎的第一層,「祖」細胞是可以轉化成各種不同式的細胞。僅管與多功能幹細胞(pluripotent)相似,可以轉換成人體的各種細胞,但祖細胞多少分化成細胞,也就是說已被設定成特定標的細胞(specific target cell)。

回到細胞未成熟狀況,皮膚細胞就會回復成最基本的多功能幹細胞,然後科學家們接著將其誘使快速成為胰腺細胞。另外再添加化學藥劑,內胚層會開始快速分裂,達到百萬兆的複製率。

僅管癌症基本上是屬於細胞不正常增生(uncontrollable division of cells),但這些細胞並無惡性腫瘤形成的跡象,仍維持其為特定器官內胚層的特性。經過一小段的化學誘發作用,這些細胞會變成首要胰腺定向幹細胞,然後影嚮儲存及分泌胰島素的胰腺β細胞。

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老鼠的胰臟小島有beta細胞 (綠)。 尺度為微米; CC BY-SA 3.0

「最後一個步驟是最特殊的,也是最困難的」總主筆周塞揚(Saiyong Zhu)在一份聲明中說道,他是樂石機構心血管疾病的博士後研究生。此在步驟中,分子會包含各式抑制劑並促成各類生化訊號程序。「之前無法定義的分子可重新定序細胞,最後一個步驟是讓胰腺細胞在培養血中作用」,如此說

這些細胞基本上是存在於胰島(islets of Langerhans),包含賀爾蒙生成細胞的胰附近,為能檢測在實驗室裡培養的變異種能有多相容,培養出來的細胞被植入老鼠的胰臟內,然後研究人員改變老鼠的葡萄糖濃度,以觀察老鼠身體的反應。細胞完美地反應,能產生胰島素(producing insulin)以因應葡萄糖濃度的上升。

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沈錠,樂石羅登貝瑞幹細胞中心(Roddenberry Stem Cell Center at Gladstone)的資深研究員及為此專案的資深副主筆,補充道:「這項發展在製造新細胞的程序上可確保更多的規律性。現在我們能生成無數與病患相容可產生胰島素的胰腺細胞。」

未來的實驗需要評估應用於糖尿病患者的適應性,但就目前為止,這仍是一項不可思議的醫學成就。

來源: Iflscience