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Science:中国瑞士科学家合作制造出治疗糖尿病的人工β细胞

时间:2016-12-13 07:42 作者:生物观察
 

 

 


来自瑞士苏黎世联邦理工学院和中国华东师范大学等机构的研究人员用一种简单明了的工程学方法制造出了人工β细胞。这些人工β细胞能够做天然的β细胞能做的任何事情:它们能测量血液中的葡萄糖浓度并产生足够的胰岛素来降低血糖水平。相关研究文章发表在12月9日的Science上。之前的方法都是基于干细胞开展的:科学家通过添加生长因子或者整合到复杂的基因网络中来促使干细胞分化为β细胞。HEK细胞的少量重编程在这个新方法中,研究人员使用了人肾细胞来源的细胞系——HEK细胞。他们使用了HEK细胞膜上天然的葡萄糖转运蛋白和钾离子通道,并用一种电压依赖性钙离子通道和产生胰岛素或GLP-1的一个基因来改造这些细胞。电压开关导致胰岛素产生在这些人工β细胞中,HEK细胞天然的葡萄糖转运蛋白携带来自血液中的葡萄糖到细胞内部。当血糖水平超过某个阈值时,钾离子通道关闭。这会让细胞膜上的电压分布颠倒,导致钙离子通道打开。随着钙离子流进,它触发HEK细胞内在的信号转导级联,导致胰岛素或GLP-1的产生和分泌。在糖尿病模式小鼠中对这些人工β细胞的初步测试揭示出这些细胞是非常有效的。论文的通信作者、苏黎世联邦理工学院Martin Fussenegger教授说:“它们比迄今为止世界上任何地方获得的任何方法,都能在更长时间内更好地起作用。”当植入到糖尿病模式小鼠体内时,这些修饰过的HEK细胞在三周内能可靠地发挥作用,产生足够数量的调节血糖水平的信号分子。
有用的建模过程在开发这些人工β细胞中,研究人员使用了苏黎世联邦理工学院J?rg Stelling教授实验室构建的一种计算机模型。这种模型允许对细胞行为进行预测,这些细胞的行为能够通过实验加以验证。Fussenegger教授说:“来自这些实验的数据和利用这种模型计算出的数值几乎是相同的。”Fussenegger教授和他的团队长期以来努力为糖尿病治疗提供基于生物技术的方案。几个月前,他们利用来自人个体脂肪组织的干细胞制造出β细胞。然而,这种技术是昂贵的,因为不得不为每名病人单独地制造β细胞。Science报道的新方法更加廉价,因为这种系统适合于所有的糖尿病病人。走向市场仍有很长的路不过,人们尚未确定何时这些人工β细胞能进入市场。在它们能够用于人体中之前,它们首先不得不经历多次临床试验。这种类型的临床试验是昂贵的,而且经常会持续好几年。Fussenegger教授估计:“如果我们的人工β细胞清除了所有的这些障碍,那么它们有可能在10年内进入市场。”参考资料Better diabetes treatment? Artificial beta cells from human kidney cells
β-cell–mimetic designer cells provide closed-loop glycemic control

 

 

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