血管化干細(xì)胞胰島細(xì)胞模型改善糖尿病 這一成果如何申請(qǐng)專利？
專利代理 發(fā)布時(shí)間：2025-05-24 15:02:40 瀏覽: 次
研究人員通過創(chuàng)造合適的條件來培養(yǎng)血管化的干細(xì)胞群。 科學(xué)總監(jiān)邁克·桑德領(lǐng)導(dǎo)的研究人員開發(fā)了一種胰腺激素分泌細(xì)胞的血管化類器官模型。這一進(jìn)展，發(fā)表于《發(fā)育細(xì)胞》，有望改善糖尿病研究和細(xì)胞療法。
桑德教授領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)首次開發(fā)了具有集成血管的來源于人類多能干細(xì)胞的胰腺島（SC-島）的器官模型。胰腺島是胰腺中的細(xì)胞群，包含幾種不同類型的激素分泌細(xì)胞，包括產(chǎn)生胰島素的β細(xì)胞。
帶有血管的SC-胰島類器官比其無(wú)血管的對(duì)應(yīng)物含有更多的成熟β細(xì)胞，并分泌更多的胰島素。血管化類器官更接近于體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的胰島細(xì)胞。
研究結(jié)果突顯了血管網(wǎng)絡(luò)在支持胰腺胰島細(xì)胞功能中的重要性，這個(gè)模型使我們更接近于復(fù)制胰腺的自然環(huán)境，這對(duì)于研究糖尿病和開發(fā)新療法至關(guān)重要。
工程化血管化干細(xì)胞胰島：
SC-胰島細(xì)胞類器官——在體外模仿胰島素產(chǎn)生細(xì)胞簇的迷你器官——被廣泛用于研究糖尿病和其他胰腺內(nèi)分泌疾病。桑德說，這些類器官中的β細(xì)胞通常未成熟，這使它們成為體內(nèi)環(huán)境的次優(yōu)模型。
為了更好地模擬體內(nèi)環(huán)境，研究人員在從干細(xì)胞培養(yǎng)的胰島類器官中添加了內(nèi)皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞，這些細(xì)胞分別構(gòu)成了血管內(nèi)壁和幫助形成結(jié)締組織。
研究團(tuán)隊(duì)嘗試了不同的細(xì)胞培養(yǎng)基，直到他們找到一種有效的混合物。細(xì)胞不僅存活下來，還成熟并形成了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)狀的管狀血管，吞噬并穿透了SC-胰島。
當(dāng)研究人員將血管化的小器官與非血管化的小器官進(jìn)行比較時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)前者在暴露于高血糖水平時(shí)分泌更多的胰島素。
未成熟的β細(xì)胞對(duì)葡萄糖反應(yīng)不佳。這告訴我們，血管化模型包含更多的成熟細(xì)胞，桑德說。
研究人員接下來想知道血管具體如何幫助類器官成熟。他們發(fā)現(xiàn)了兩種關(guān)鍵機(jī)制：內(nèi)皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞有助于構(gòu)建細(xì)胞外基質(zhì)——細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)和碳水化合物網(wǎng)。
基質(zhì)自身的形成就是一個(gè)信號(hào)，促使細(xì)胞成熟。其次，內(nèi)皮細(xì)胞分泌骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMP），這又反過來刺激β細(xì)胞成熟。
認(rèn)識(shí)到機(jī)械力也能刺激胰島素分泌，團(tuán)隊(duì)隨后將類器官整合到微流體裝置中，使?fàn)I養(yǎng)培養(yǎng)基能夠直接泵過它們的血管網(wǎng)絡(luò)。他們發(fā)現(xiàn)成熟β細(xì)胞的比例進(jìn)一步增加。
桑德說：非血管化類器官有最不成熟的細(xì)胞，血管化后有更多成熟的細(xì)胞，而通過血管中的營(yíng)養(yǎng)流動(dòng)，成熟的細(xì)胞更多。
一種人類細(xì)胞模型胰腺胰島，能夠密切復(fù)制體內(nèi)生理學(xué)，為研究糖尿病的潛在機(jī)制開辟了新的途徑。
最后一步，研究人員展示了血管化SC-胰島在體內(nèi)也分泌更多的胰島素。與移植了非血管化SC-胰島的糖尿病小鼠相比，移植了血管化SC-胰島細(xì)胞的小鼠在移植后19周表現(xiàn)出更好的狀態(tài)，有些小鼠甚至沒有顯示出糖尿病癥狀。
Sander現(xiàn)在計(jì)劃使用血管化的SC-胰島類器官模型來研究1型糖尿病，這種疾病是由免疫細(xì)胞攻擊并破壞胰腺中的β細(xì)胞引起的——與2型糖尿病不同，2型糖尿病是胰腺隨著時(shí)間的推移產(chǎn)生較少的胰島素，且身體的細(xì)胞對(duì)胰島素的作用產(chǎn)生抗性。
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