構建出在體內產生胰島素的微型胃器官

科學家們已用了幾十年的努力試圖取代產生胰島素的被稱作β細胞的胰腺細胞，其中這些細胞在糖尿病病人體內丟失了。如今，在一項新的研究中，一個研究小組發現來自胃下部的幽門組織有zui大潛力被重編程成一種β細胞的狀態。研究人員從小鼠體內獲得這種組織樣品，將它們培育成當被移植回這些動物體內時產生胰島素的“微型器官（mini-organ）”。 這些微型器官中的干細胞還繼續補充這種產生胰島素的細胞群體，促進這種組織可持續再生。相關研究結果于2016年2月18日在線發表在Cell Stem Cell期刊上，論文標題為“Reprogrammed stomach tissue as a renewable source of functional beta-cells for blood glucose regulation”。

為了在身體中找到這種的經重編程產生胰島素的組織，研究人員對小鼠進行基因改造讓它們表達三個讓其他類型細胞轉變為β細胞的基因。論文通信作者、哈佛大學干細胞與再生生物學系研究員Qiao Zhou說，“我們找遍了包括從小鼠的鼻子和尾巴在內的組織。我們令人驚訝地發現，位于胃部幽門區域的一些細胞于轉化為β細胞。這個組織似乎是的起始材料。”

幽門區將胃部連接到小腸。位于這個區域的細胞經重編程后對高水平血糖反應zui為強烈，產生胰島素讓這些老鼠的血糖水平正常化。為了測試這些細胞的有效性，研究人員破壞了這些小鼠的胰腺β細胞，強迫它們的機體僅僅依賴這些經過重編程的胃部細胞。這些實驗性小鼠體內的重編程細胞維持它們血液中的胰島素和葡萄糖水平高達六個月的時間。而體內未植入重編程組織的對照小鼠在8周內死亡。

胃幽門還有一個好處：干細胞定期地自然更新這種胃組織。當胃幽門中的細胞表達這些轉化基因時，*批重編程細胞被實驗性破壞，這個區域的干細胞會再生這些產生胰島素的細胞群體。Zhou說，“在多種疾病狀態下，人體的β細胞持續喪失。我們在原則上提供一種補充這些細胞的方法。”

但是要成為一個潛在的治療方法，Zhou和他的同事們不得不采取一種不同的方法。他說，“當小鼠成年時，我們打開這三個基因。但是在未來的人類臨床試驗中，人們不能對人體進行基因修飾研究。” 因此，研究人員獲取這些小鼠的胃組織，在實驗室中對它進行基因改造讓它表達這些β細胞重編程因子，誘導組織中的細胞長成一種球狀的微型胃器官，而且這種微型胃器官能夠產生胰島素，并且能夠利用干細胞進行自我更新。研究人員將這些微型胃器官植入在覆蓋著小鼠腹腔內部的膜中。

研究人員然后破壞這些小鼠體內的胰腺β細胞以便觀察這些微型胃器官是否能夠補充它們，他們在22只實驗性小鼠的5只中發現它們血液中的葡萄糖水平維持正常。這也是研究人員所期待的成功率。Zhou說，“當涉及這一話題時，人們基本上就會要求這些可被收集的干細胞能夠在基質上自我組裝成一種器官。其中的限制全部在于移植的組織是否能夠成功地重新組裝成正確的層狀結構。”

胃幽門細胞產生胰島素的潛力很可能來源于它們與胰腺β細胞的天然相似性。研究人員發現很多在β細胞功能中起關鍵性作用的基因正常條件下也在幽門的激素產生細胞中表達。Zhou說，“這種方法的潛在重要之處在于能夠從病人體內獲得活組織樣品，在體外培養其中的細胞，將它們重編程為β細胞，然后將它們移植回病人體內從而開發一種病人特異性的療法。這是我們如今正在做的事情。我們感到非常興奮。”