重编程胰岛α细胞生产胰岛素,为糖尿病治疗带来希望

  不产生胰岛素的胰岛细胞经过重编程后可以产生胰岛素,并帮助控制糖尿病小鼠的血糖水平。

  胰脏中有一类胰岛素生成细胞,一旦受损,就会导致糖尿病。但是一项新近研究显示,其他细胞经过重编程后,可以代替这种胰岛素生成细胞,帮助控制血糖水平。

  该研究成果为患者带来了希望:“重编程”胰岛素生成细胞或可用于治疗糖尿病。但是这个方法目前仅用人体细胞在小鼠身上测试过。


胰脏中的胰岛细胞会分泌胰岛素等激素。

  《自然》2月13日发表的这项研究中,研究人员报告了如何诱导正常不产生胰岛素的人类胰岛细胞改变身份,开始生成胰岛素——胰岛素是一种调节血糖水平的激素[1]。

  将这些经过重编程的细胞植入小鼠体内后,小鼠的糖尿病症状得到了缓解,大大提升了该方法用于治疗人类糖尿病的可能性。

  “我认为这个方法有着巨大的潜力。”英国林肯大学的生物学家Terence Herbert说。但他也表示目前该研究仍处于初步阶段,还需要克服若干障碍才能真正实现临床应用。

  系统崩溃

  进食后,血糖水平会升高。正常情况下,胰脏中的β细胞会相应地释放胰岛素,胰岛素刺激细胞吸收糖分。但是在糖尿病患者体内,这个系统无法正常工作,导致高血糖,从而损害机体,引发疾病。

  在1型糖尿病中,免疫系统会攻击并破坏胰岛β细胞;在2型糖尿病中,胰岛β细胞无法产生充足的胰岛素,或者机体对胰岛素产生了抗性。

  科学家此前已经通过小鼠研究表明,如果胰岛β细胞被破坏,那么另一种类型的胰岛细胞α细胞就会变得像β细胞一样,开始生产胰岛素。α细胞一般生产胰高血糖素,它们与β细胞共同存在于分泌激素的细胞团,也就是胰岛中。过去的小鼠研究表明,两种控制基因表达的蛋白在诱导α细胞生产胰岛素的过程中似乎发挥着重要作用:Pdx1和MafA。

  人类因子

  瑞士日内瓦大学的Pedro Herrera及其同事想知道,如果人类α细胞中生成更多的Pdx1和MafA,是否会有相似的效果。

  首先,他们从人类胰脏中提取出胰岛细胞,并将不同类型胰岛细胞分离。之后,他们将编码Pdx1和MafA蛋白的DNA引入α细胞,再将它们重新聚集在一起。

  经过一个星期的培养,将近40%的人体α细胞会生产胰岛素,而未经过重编程的对照组细胞则没有。在重编程细胞中,其他与β细胞相关的基因的表达增加了。“它们拥有混合特性。”Herrera说。

  随后,Herrera团队将重编程细胞植入到糖尿病小鼠体内——这些小鼠的β细胞已被损坏,结果发现小鼠的血糖水平下降到了正常水平。将重编程细胞移除后,小鼠的血糖水平再次上升。

  转变身份

  Herrera说,如果α细胞或其他类型的胰岛细胞经过这种方式处理后,可以在糖尿病患者体内生产胰岛素,那么患者的生活质量有望得到极大的提高。Herrera说他们的梦想是找到一种可以使α细胞转变身份的药。

  但是他也承认,要实现这个梦想还有很长的一段路要走。首先,他的团队需要弄清楚当α细胞变成β细胞样时,在分子水平上发生了哪些变化。

  其他团队也在尝试在胰脏中创造新型胰岛素生成细胞:有些试图利用干细胞生成β细胞。但是在1型糖尿病中,免疫系统会攻击β细胞,对此类策略无疑是一大挑战。

  Herbert表示,Herrera及其团队用部分证据证明了他们的杂交细胞不易受到这种攻击的影响,并认为他们的方法比干细胞方法更可行。

  但是Herbert补充说,在作者得出证明该方法有效性的有力结论之前,他们还需要做进一步的测试:在1型糖尿病患者体内存在其他会攻击β细胞的抗体的情况下,测试该方法的效果。

  胰岛细胞可塑性

  诱导某种胰岛细胞产生胰岛素而不用真正变成β细胞,这种方法让帝国理工学院的胰岛生物学家Inês Cebola深感着迷。“那非常令人震惊。”

  巴塞罗那基因组调控中心的胰岛生物学家Diego Balboa Alonso也持同样的看法。他说上述最新研究成果表明,人体胰脏激素系统的可塑性远远高于此前预期。“这项出色的研究证明了这一点。”