美国研究人员在患糖尿病的老鼠身上做实验,将普通细胞转化成可分泌胰岛素的胰岛β细胞,减轻了病情。这一研究利用基因重组技术,实现不同种类成体细胞间直接转化,代表再生医学的重大进步。
试验
美国哈佛大学医学院和波士顿儿童医院研究人员开展了这项研究。
他们通过注射冷冻的普通腺病毒,把三种基因送入体内缺乏胰岛β细胞的病鼠胰腺内,结果胰腺内大约20%的外分泌细胞转化成胰岛β细胞。胰岛β细胞增加,分泌的胰岛素相应增多,病鼠体内过高的血糖水平降低,糖尿病病情减轻。
实验证明,腺病毒携带的Ngn3、Pdx1和Mafa三种基因具备将普通细胞转化成胰岛β细胞的功能。胰岛β细胞数量稀少,一旦遭破坏,就会引发I型糖尿病。外分泌细胞较常见,在胰腺中大约占95%。研究小组负责人道格拉斯·梅尔顿说:“这些(新转化的)胰岛β细胞状态稳定,分泌胰岛素,维系老鼠的生命。”
梅尔顿是霍华德·休斯医学研究所研究员和世界一流的干细胞研究专家。他两个孩子罹患I型糖尿病。
突破
这项研究成果刊登在《自然》(Nature)杂志上。媒体评论说,这一研究代表克隆技术新突破。
去年11月,美国和日本研究人员采用基因直接重组技术,把普通皮肤细胞转化成带有胚胎干细胞性质的细胞。
研究人员认为,这种细胞有望代替干细胞,分化为具备特定功能的成体细胞,实现人体组织或器官移植。但梅尔顿领导的研究小组实现成体细胞间直接转化,简化细胞转化过程,省略了将普通细胞转化成具备胚胎干细胞特点的细胞这一过程。而胚胎干细胞研究需要损毁几天大的胚胎,因此一直极具道德争议。
前景
梅尔顿在研究报告中说,新技术理论上同样适用于人类细胞,如皮肤细胞和脂肪细胞。这一技术可能首先用于治疗II型糖尿病重症患者。
II型糖尿病患者一般体内有胰岛β细胞,仍分泌胰岛素,但周围组织对它不敏感,胰岛素的作用大打折扣。重症患者则不再分泌胰岛素。“对于I型糖尿病,我们仍面临自身免疫抵抗的棘手难题,”梅尔顿说。
I型糖尿病是由患者体内出现错误免疫反应、杀死胰岛β细胞所致。任何转化成具有胰岛β细胞功能的细胞同样难逃厄运。
梅尔顿希望找到避免使用病毒的方法,将三种基因注入人体实验,否则风险较大,可能招致美国药物管理部门反对。(生物谷Bioon.com)
生物谷推荐原始出处:
Nature,doi:10.1038/nature07314,Qiao Zhou,Douglas A. Melton
In vivo reprogramming of adult pancreatic exocrine cells to -cells
Qiao Zhou1, Juliana Brown2, Andrew Kanarek1, Jayaraj Rajagopal1 & Douglas A. Melton1
Department of Stem Cell and Regenerative Biology, Howard Hughes Medical Institute, Harvard Stem Cell Institute, Harvard University, 7 Divinity Avenue, Cambridge, Massachusetts 02138, USA
Department of Pathology, Children's Hospital, Boston, Harvard Medical School, Harvard Stem Cell Institute, 300 Longwood Avenue, Boston, Massachusetts 02115-5724, USA
One goal of regenerative medicine is to instructively convert adult cells into other cell types for tissue repair and regeneration. Although isolated examples of adult cell reprogramming are known, there is no general understanding of how to turn one cell type into another in a controlled manner. Here, using a strategy of re-expressing key developmental regulators in vivo, we identify a specific combination of three transcription factors (Ngn3 (also known as Neurog3) Pdx1 and Mafa) that reprograms differentiated pancreatic exocrine cells in adult mice into cells that closely resemble -cells. The induced -cells are indistinguishable from endogenous islet -cells in size, shape and ultrastructure. They express genes essential for -cell function and can ameliorate hyperglycaemia by remodelling local vasculature and secreting insulin. This study provides an example of cellular reprogramming using defined factors in an adult organ and suggests a general paradigm for directing cell reprogramming without reversion to a pluripotent stem cell state.