研究人員在實驗室組織工程人胰腺胰島，開發(fā)循環(huán)系統(tǒng)，分泌胰島素等激素，成功治療移植小鼠突發(fā)性1型糖尿病。

在Cell Reports發(fā)表的一項研究中，科學家們使用他們開發(fā)的一種新的生物工程方法，稱為自縮合細胞培養(yǎng)。美國辛辛那提兒童醫(yī)院醫(yī)療中心和日本橫濱市立大學(YCU)的研究調查人員表示，這項技術有助于推動醫(yī)學科學在一天內從人體細胞生長人體器官組織進行再生治療。

“這種方法可以作為治療1型糖尿病的主要治療策略，其中每年有79,000例新診斷，”辛辛那提兒童干細胞和有機體醫(yī)學中心的醫(yī)學家科學家Takanori Takebe說。“這是一種危及生命的疾病，永遠不會消失，因此開發(fā)有效且可能永久的治療方法將有助于全世界數(shù)百萬兒童和成人。”

Takebe在YCU的再生醫(yī)學系擔任雙重任命，強調該技術需要進一步研究才能在診所中進行治療。他是該研究的共同首席研究員，與YCU同事，Hideki Taniguchi，醫(yī)學博士，博士。

走出大自然的道路

科學家用捐贈的人體器官細胞(胰腺，心臟，大腦等)，小鼠器官細胞和誘導多能干細胞(iPS)測試了他們的處理系統(tǒng)。從一個人的成體細胞(如皮膚細胞)重新編程，iPS細胞就像胚胎細胞一樣，可以在體內形成任何組織類型。

組織工程過程還使用兩種類型的胚胎期祖細胞，其支持身體及其特定器官的形成。祖細胞是間充質干細胞(MSN)和人臍帶血管內皮細胞(HUVEC)。

使用捐獻的器官細胞，小鼠細胞或iPS細胞，研究人員將這些與MSN，HUVEC以及其他提示胰島形成的遺傳和生化材料相結合。在滋養(yǎng)和培養(yǎng)細胞的條件下，成分濃縮并自組織成胰島。

研究人員報告說，在將組織工程化胰島移植到嚴重1型糖尿病的人源化小鼠模型后，他們解決了動物疾病。

血源挑戰(zhàn)

人胰島已經(jīng)可以移植到糖尿病患者體內進行治療。不幸的是，植入成功率相對較低，因為組織在移植前正在處理胰島時失去其血管化和血液供應。作者寫道，這使得很難為獲得這些手術的患者獲得最大的健康益處。

研究人員表示，雖然基于干細胞的組織工程具有巨大的治療潛力，但其未來的臨床應用仍然面臨著確保血液供應來滋養(yǎng)移植組織的關鍵挑戰(zhàn)。

“我們需要一種通過及時開發(fā)血管網(wǎng)絡來確保成功植入的策略，”Taniguchi說。“我們在這項研究中證明，自縮合細胞培養(yǎng)系統(tǒng)可以促進組織血管形成。”

由該過程產(chǎn)生的胰島組織工程不僅在移植到1型糖尿病動物模型后迅速形成血管網(wǎng)絡，組織也作為內分泌系統(tǒng)的一部分有效運作 - 分泌胰島素等激素并穩(wěn)定血糖控制在動物。

Takebe和Taniguchi的研究團隊已經(jīng)證明了使用iPS細胞進行“自我冷凝”細胞培養(yǎng)過程的能力，可以組織工程三維人肝臟器官，這些器官在移植到實驗室小鼠后可以血管化。但研究人員表示，在目前的研究中，產(chǎn)生器官組織碎片的能力在體內血管化 - 如胰島 - 一直是一個難以捉摸的目標。