血管化干細胞胰島細胞模型改善糖尿病 這一成果如何申請專利？
專利代理 發布時間：2025-05-24 15:02:40 瀏覽: 次
研究人員通過創造合適的條件來培養血管化的干細胞群。 科學總監邁克·桑德領導的研究人員開發了一種胰腺激素分泌細胞的血管化類器官模型。這一進展，發表于《發育細胞》，有望改善糖尿病研究和細胞療法。
桑德教授領導的國際研究團隊首次開發了具有集成血管的來源于人類多能干細胞的胰腺島（SC-島）的器官模型。胰腺島是胰腺中的細胞群，包含幾種不同類型的激素分泌細胞，包括產生胰島素的β細胞。
帶有血管的SC-胰島類器官比其無血管的對應物含有更多的成熟β細胞，并分泌更多的胰島素。血管化類器官更接近于體內發現的胰島細胞。
研究結果突顯了血管網絡在支持胰腺胰島細胞功能中的重要性，這個模型使我們更接近于復制胰腺的自然環境，這對于研究糖尿病和開發新療法至關重要。
工程化血管化干細胞胰島：
SC-胰島細胞類器官——在體外模仿胰島素產生細胞簇的迷你器官——被廣泛用于研究糖尿病和其他胰腺內分泌疾病。桑德說，這些類器官中的β細胞通常未成熟，這使它們成為體內環境的次優模型。
為了更好地模擬體內環境，研究人員在從干細胞培養的胰島類器官中添加了內皮細胞和成纖維細胞，這些細胞分別構成了血管內壁和幫助形成結締組織。
研究團隊嘗試了不同的細胞培養基，直到他們找到一種有效的混合物。細胞不僅存活下來，還成熟并形成了一個網絡狀的管狀血管，吞噬并穿透了SC-胰島。
當研究人員將血管化的小器官與非血管化的小器官進行比較時，他們發現前者在暴露于高血糖水平時分泌更多的胰島素。
未成熟的β細胞對葡萄糖反應不佳。這告訴我們，血管化模型包含更多的成熟細胞，桑德說。
研究人員接下來想知道血管具體如何幫助類器官成熟。他們發現了兩種關鍵機制：內皮細胞和成纖維細胞有助于構建細胞外基質——細胞表面的蛋白質和碳水化合物網。
基質自身的形成就是一個信號，促使細胞成熟。其次，內皮細胞分泌骨形態發生蛋白（BMP），這又反過來刺激β細胞成熟。
認識到機械力也能刺激胰島素分泌，團隊隨后將類器官整合到微流體裝置中，使營養培養基能夠直接泵過它們的血管網絡。他們發現成熟β細胞的比例進一步增加。
桑德說：非血管化類器官有最不成熟的細胞，血管化后有更多成熟的細胞，而通過血管中的營養流動，成熟的細胞更多。
一種人類細胞模型胰腺胰島，能夠密切復制體內生理學，為研究糖尿病的潛在機制開辟了新的途徑。
最后一步，研究人員展示了血管化SC-胰島在體內也分泌更多的胰島素。與移植了非血管化SC-胰島的糖尿病小鼠相比，移植了血管化SC-胰島細胞的小鼠在移植后19周表現出更好的狀態，有些小鼠甚至沒有顯示出糖尿病癥狀。
Sander現在計劃使用血管化的SC-胰島類器官模型來研究1型糖尿病，這種疾病是由免疫細胞攻擊并破壞胰腺中的β細胞引起的——與2型糖尿病不同，2型糖尿病是胰腺隨著時間的推移產生較少的胰島素，且身體的細胞對胰島素的作用產生抗性。
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