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干细胞系列小知识(XX)

一米生物

2023-12-18

导读：我们将分多期内容分享传递更新、更全面的干细胞研究和应用信息，建议收藏！

干细胞分化胰岛细胞

背景

糖尿病是由遗传和环境因素相互作用而引起的以慢性高血糖为特征的代谢性疾病，是由于胰岛素分泌和（或）作用缺陷所致。全球范围内，糖尿病患者不断增加，2021年统计全球成年糖尿病患病者人数达到5.37亿，而我国患者超过1.3亿，糖尿病作为一种常见病和多发病，已然成为严重威胁人类健康的世界性公共卫生问题，并成为致残和病死的主要原因。因此，对糖尿病这一事关人类健康的重大疾病的研究刻不容缓。其中，诱导干细胞向胰岛素分泌细胞的定向分化研究是目前生殖生物学与糖尿病研究领域的前沿课题，也是国内外组织器官再生与修复的研究热点之一。

患者来源iPSC治疗糖尿病示意图^[5]

胚胎干细胞分化胰岛细胞

2001 年Assady等人^[1]首次报导了人胚胎干细胞体外培养时可以自发分化为胰岛素分泌细胞，但阳性拟胚体中仅有1%至3%的细胞属于β细胞。由于分化条件探索的不够成熟，导致胚胎干细胞分化胰岛细胞时分化成功率的下降，近年来，相关问题已经得到完善与解决，如2020年毛跟红等人^[2]发表的一篇学术研究，其中详细表述了在胚胎干细胞分化胰岛细胞的过程中PI3K/AKT信号通路起到主要调节作用。大大提高了胚胎干细胞分化胰岛细胞的成功率。

胚胎干细胞诱导1周以后呈现胞浆胰岛素及巢蛋白免疫荧光染色^[2]

iPSC分化胰岛细胞

2006年Kevin A D'Amour等人^[3]发现了干细胞来源的最终内胚层(DE)、胰腺祖细胞(PPs)和内分泌祖细胞(EPs)，这些初始分化阶段对于干细胞来源的b细胞(SC-b)的产生至关重要。SCb细胞于2014年首次由胚胎干细胞(ESCs)生成，在移植后几周的小鼠模型中，具有能够逆转糖尿病的几个关键b细胞特征^[4]。基于这一研究开展了由iPSC分化胰岛细胞的研究。2021年Kristina G Maxwell等人改进了干细胞来源的胰岛(SC-islet)分化方案加快从患者诱导的多能干细胞(iPSC)中产生分泌胰岛素的β细胞的速率。这些进展使得体外疾病建模研究和自体糖尿病细胞替代疗法的开发成为可能^[5]。

iPSC分化胰岛细胞示意图^[5]

间充质干细胞分化胰岛细胞

2008年后相继证明了人脐带间充质干细胞可在体外诱导分化为胰岛样细胞，这种分化来源的胰岛样细胞不仅对葡萄糖刺激敏感，能够分泌胰岛素，而且还可以表达多种胰岛细胞的基因^[6]。但诱导分化为胰岛样细胞的动态过程未被重视。2016年申义等人进行了人脐带间充质干细胞体外诱导分化为胰岛样细胞的动态观察，深入探讨人脐带间充质干细胞诱导分化胰岛样细胞过程中胰岛素与巢蛋白表达的变化。结果发现脐带间充质干细胞成功诱导分化为胰岛样细胞，并且随着定向分化细胞的变化，细胞胰岛素与巢蛋白表达水平也出现相应的变化^[7]。提示胰岛素与巢蛋白水平可以作为胰岛细胞分化节点检测标志物。

人脐带间充质干细胞诱导培养不同时间的形态变化^[7]

干细胞来源的胰岛细胞已经被广泛研究，也被证明其对于糖尿病的治疗有显著的作用，但是对于干细胞来源的胰岛细胞分化过程，目前还没有明确统一的实施方案，导致胰岛细胞的分化效率高低不一，因此，干细胞来源的胰岛细胞在医学临床方面的应用，还有很多问题需要解决，而其科学研究也需要不断开展。

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参考文献

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[1] Assady S, Maor G, et al . Insulin production by human embryonic stem cells. Diabetes. 2001 Aug;50(8):1691-7. doi: 10.2337/diabetes.50.8.1691.

[2] 毛跟红,李晓晓,陆平等.PI3K/AKT信号通路参与调控人胚胎干细胞定向分化为胰岛样细胞的研究[J].医药论坛杂志,2020,41(12):1-5.

[3] D'Amour KA, Bang AG, et al. Production of pancreatic hormone-expressing endocrine cells from human embryonic stem cells. Nat Biotechnol. 2006 Nov;24(11):1392-401. doi: 10.1038/nbt1259.

[4] Pagliuca FW, Millman JR, et al. Generation of functional human pancreatic β cells in vitro. Cell. 2014 Oct 9;159(2):428-39. doi: 10.1016/j.cell.2014.09.040.

[5] Maxwell KG, Millman JR. Applications of iPSC-derived beta cells from patients with diabetes. Cell Rep Med. 2021 Apr 20;2(4):100238. doi: 10.1016/j.xcrm.2021.100238.

[6] Chao KC, Chao KF, et al . Islet-like clusters derived from mesenchymal stem cells in Wharton's Jelly of the human umbilical cord for transplantation to control type 1 diabetes. PLoS One. 2008 Jan 16;3(1):e1451. doi: 10.1371/journal.pone.0001451.

[7] 申义,王意忠,时瀚等.人脐带间充质干细胞分化胰岛样细胞过程中胰岛素和巢蛋白的表达[J].中国组织工程研究,2016,20(50):7500-7506.

公司简介

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一米生物创立于2017年，是一家核心发展基因细胞治疗(GCT)、干细胞转化医学、分子诊断、单细胞测序等技术，以及开发生物样本采集与保存的国家级高新技术企业。公司目前总面积1万多平，建有GMP净化车间，并通过了南德TÜV以及ISO13485质量体系认证。一米生物系领因上海的全资子公司。

公司重视人才和关键技术的发展和储备，立足于为客户需求开发产品并将解决方案做到极致的信念。研发生产的众多产品已获得国内医疗器械备案及注册证，欧盟CE认证和美国FDA备案，其中一体式唾液采集器荣获中国和美国发明专利授权。除国内市场外，公司业务已覆盖美国、英国、澳大利亚、日本、韩国等海外市场，面向全球范围提供产品与服务。

公司建立以来，坚持践行诚信、合作、勇于突破的理念，获得诸多第三方检验所、CGT工业、科研院所等行业顶层客户的信任与合作。

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