研究人員在實(shí)驗(yàn)室組織工程人胰腺胰島，開(kāi)發(fā)循環(huán)系統(tǒng)，分泌胰島素等激素，成功治療移植小鼠突發(fā)性1型糖尿病。

在Cell Reports發(fā)表的一項(xiàng)研究中，科學(xué)家們使用他們開(kāi)發(fā)的一種新的生物工程方法，稱為自縮合細(xì)胞培養(yǎng)。美國(guó)辛辛那提兒童醫(yī)院醫(yī)療中心和日本橫濱市立大學(xué)(YCU)的研究調(diào)查人員表示，這項(xiàng)技術(shù)有助于推動(dòng)醫(yī)學(xué)科學(xué)在一天內(nèi)從人體細(xì)胞生長(zhǎng)人體器官組織進(jìn)行再生治療。

“這種方法可以作為治療1型糖尿病的主要治療策略，其中每年有79,000例新診斷，”辛辛那提兒童干細(xì)胞和有機(jī)體醫(yī)學(xué)中心的醫(yī)學(xué)家科學(xué)家Takanori Takebe說(shuō)。“這是一種危及生命的疾病，永遠(yuǎn)不會(huì)消失，因此開(kāi)發(fā)有效且可能永久的治療方法將有助于全世界數(shù)百萬(wàn)兒童和成人。”

Takebe在YCU的再生醫(yī)學(xué)系擔(dān)任雙重任命，強(qiáng)調(diào)該技術(shù)需要進(jìn)一步研究才能在診所中進(jìn)行治療。他是該研究的共同首席研究員，與YCU同事，Hideki Taniguchi，醫(yī)學(xué)博士，博士。

走出大自然的道路

科學(xué)家用捐贈(zèng)的人體器官細(xì)胞(胰腺，心臟，大腦等)，小鼠器官細(xì)胞和誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPS)測(cè)試了他們的處理系統(tǒng)。從一個(gè)人的成體細(xì)胞(如皮膚細(xì)胞)重新編程，iPS細(xì)胞就像胚胎細(xì)胞一樣，可以在體內(nèi)形成任何組織類型。

組織工程過(guò)程還使用兩種類型的胚胎期祖細(xì)胞，其支持身體及其特定器官的形成。祖細(xì)胞是間充質(zhì)干細(xì)胞(MSN)和人臍帶血管內(nèi)皮細(xì)胞(HUVEC)。

使用捐獻(xiàn)的器官細(xì)胞，小鼠細(xì)胞或iPS細(xì)胞，研究人員將這些與MSN，HUVEC以及其他提示胰島形成的遺傳和生化材料相結(jié)合。在滋養(yǎng)和培養(yǎng)細(xì)胞的條件下，成分濃縮并自組織成胰島。

研究人員報(bào)告說(shuō)，在將組織工程化胰島移植到嚴(yán)重1型糖尿病的人源化小鼠模型后，他們解決了動(dòng)物疾病。

血源挑戰(zhàn)

人胰島已經(jīng)可以移植到糖尿病患者體內(nèi)進(jìn)行治療。不幸的是，植入成功率相對(duì)較低，因?yàn)榻M織在移植前正在處理胰島時(shí)失去其血管化和血液供應(yīng)。作者寫(xiě)道，這使得很難為獲得這些手術(shù)的患者獲得最大的健康益處。

研究人員表示，雖然基于干細(xì)胞的組織工程具有巨大的治療潛力，但其未來(lái)的臨床應(yīng)用仍然面臨著確保血液供應(yīng)來(lái)滋養(yǎng)移植組織的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

“我們需要一種通過(guò)及時(shí)開(kāi)發(fā)血管網(wǎng)絡(luò)來(lái)確保成功植入的策略，”Taniguchi說(shuō)。“我們?cè)谶@項(xiàng)研究中證明，自縮合細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)可以促進(jìn)組織血管形成。”

由該過(guò)程產(chǎn)生的胰島組織工程不僅在移植到1型糖尿病動(dòng)物模型后迅速形成血管網(wǎng)絡(luò)，組織也作為內(nèi)分泌系統(tǒng)的一部分有效運(yùn)作 - 分泌胰島素等激素并穩(wěn)定血糖控制在動(dòng)物。

Takebe和Taniguchi的研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)證明了使用iPS細(xì)胞進(jìn)行“自我冷凝”細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程的能力，可以組織工程三維人肝臟器官，這些器官在移植到實(shí)驗(yàn)室小鼠后可以血管化。但研究人員表示，在目前的研究中，產(chǎn)生器官組織碎片的能力在體內(nèi)血管化 - 如胰島 - 一直是一個(gè)難以捉摸的目標(biāo)。