光学显微镜观察到的小鼠胰岛图片。β细胞能够通过绿色胰岛素染色而被识别。胰高血糖素用红色标记，而细胞核用蓝色标记。图片来自维基共享资源。
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人胚胎干细胞(embryonic stem cells, ESCs)来源于人类胚胎，而诱导性多功能干细胞(induced pluripotent stem cells, iPSCs)是通过重编程人体细胞如皮肤细胞或者血细胞而产生的。像ESCs一样，iPSCs能够分化为很多其他类型的人细胞。然而，当未分化的ESCs或iPSCs移植到动物时，它们形成畸胎瘤(teratoma)。因此，利用ESCs或iPSCs分化而成的任何细胞类型若要用于移植就需要严格地纯化以便排除具有形成肿瘤潜能的未分化细胞。
在当前的研究中，来自美国费城儿童医院细胞与分子治疗中心的干细胞生物学家Paul J. Gadue博士和同事们利用被称作细胞因子的信号分子操纵ESCs和iPSCs，将它们变成内胚层祖细胞(endodermal progenitor cell, EPCs)。这些内胚层祖细胞在实验室中拥有几乎无限的生长潜力，而且能够发展为早期人类发育中发现的3种胚层之一的内胚层。
研究人员发现，内胚层祖细胞在体外培养时或者移植到动物时，能够分化为多种细胞类型，其中代表性的细胞是在肝脏、胰腺和肠道中发现的那些细胞。重要的是，未分化的内胚层祖细胞在移植实验中并不形成畸胎瘤。相关研究结果于2012年4月6日发表在Cell Stem Cell期刊上。
在细胞培养物中，研究人员将内胚层祖细胞分化为β细胞，即表达胰岛素的细胞而且类似于在胰腺中发现的那些细胞。当用葡萄糖刺激时，这些工程β细胞能够释放胰岛素，而这种功能在糖尿病患者中受到损伤或者缺失。尽管这些细胞只能恢复到正常功能的20%，但是因为直接从ESCs或iPSCs获得的类似细胞通常对葡萄糖反应较差或者一点也不会产生反应，这种结果确实是一种进步。
除了产生β细胞之外，研究人员也能够指导内胚层祖细胞发育成肝细胞和肠道细胞。
Gadue强调这些大有希望的早期结果只是研究内胚层祖细胞的第一步。尽管应用到实际的临床治疗还需很多年，但是内胚层祖细胞很可能被人们用来开发出一种组织替换疗法，比如为糖尿病病人提供β细胞或者为肝病病人提供肝细胞。(生物谷：towersimper编译)
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doi:10.1016/j.stem.2012.02.024
PMC:
PMID:
Self-Renewing Endodermal Progenitor Lines Generated from Human Pluripotent Stem Cells
Xin Cheng, Lei Ying, Lin Lu, Aline M. Galvão, Jason A. Mills, Henry C. Lin, Darrell N. Kotton, Steven S. Shen, M. Cristina Nostro, John Kim Choi, Mitchell J. Weiss, Deborah L. French, Paul Gadue
The use of human pluripotent stem cells for laboratory studies and cell-based therapies is hampered by their tumor-forming potential and limited ability to generate pure populations of differentiated cell types in vitro. To address these issues, we established endodermal progenitor (EP) cell lines from human embryonic and induced pluripotent stem cells. Optimized growth conditions were established that allow near unlimited (>1016) EP cell self-renewal in which they display a morphology and gene expression pattern characteristic of definitive endoderm. Upon manipulation of their culture conditions in vitro or transplantation into mice, clonally derived EP cells differentiate into numerous endodermal lineages, including monohormonal glucose-responsive pancreatic β-cells, hepatocytes, and intestinal epithelia. Importantly, EP cells are nontumorigenic in vivo. Thus, EP cells represent a powerful tool to study endoderm specification and offer a potentially safe source of endodermal-derived tissues for transplantation therapies.
