生物通報道：由哈佛大學科學家領導的一組研究人員改進了將干細胞轉化為產生胰島素β細胞的實驗室過程，通過生物和物理分離方法來豐富樣本中β細胞的比例。

這一研究結果發表在Nature雜志上，可用于改善1型糖尿病患者的β細胞移植。

2014年，Douglas Melton實驗室首次實現了干細胞轉化為功能性β細胞，為患者提供了自己的胰島素來源。在該初始過程中，β細胞占最終細胞混合物的30％。

“要從30％提高，我們需要真正了解其他70％的細胞，”Douglas Melton實驗室的研究生，當前研究的第一作者Adrian Veres說，“然而一直我們都無法完成了我們的細胞樣本準備，現在，隨著單細胞測序的革命性發展，我們可以從無到有了解所有細胞類型。”

領導這一研究的是哈佛干細胞研究所聯合主任Douglas Melton，多年前他年幼的兒子被確診患有1型糖尿病，自此之后他一直致力于尋找這種疾病的治療方法。Melton的女兒Emma同樣也罹患1型糖尿病。

Melton說，他希望在數年內能夠找到治療糖尿病的“絕招”。

兩步濃縮

“我們應用單細胞測序和分子生物學來描述我們能夠從干細胞中制造的細胞種類。最開始就是要了解你正在做的是什么”， Melton說。細胞都含有相同的基因組，但根據哪些基因是活性的或表達而不同而出現不同的細胞類型。研究人員使用單細胞測序來鑒定數萬個細胞中表達的完整基因目錄。然后根據細胞的表達模式對細胞進行分組。

正如所料，一些細胞具有與產生人胰腺激素的細胞相似的基因表達模式：分泌胰高血糖素的α細胞和分泌胰島素的β細胞。出乎意料的是，研究人員還發現了一種新型細胞，它可以產生神經遞質5-羥色胺。

該團隊還發現了一種僅在β細胞上表達的蛋白質。這意味著他們可以將它作為一種生物“鉤子”來從混合物中捕獲β細胞。

由此研究人員合作開發了第二種富集β細胞的方法：物理分離混合物中的所有細胞，然后將它們聚集在一起。

該方法豐富β細胞的數量，技術原理是基于分泌激素的細胞之間的吸引力比不分泌激素的細胞之間的吸引力多這一假設。

總之，這樣就能將轉化干細胞樣品中β細胞的純度從30％提高到80％。

“我們需要將干細胞衍生的β細胞植入患者體內，更純凈的混合物意味著我們可以使用更小，侵入性更小的裝置來提供相同數量的功能細胞，”Semma Therapeutics公司Felicia Pagliuca說。

優化混合物

控制混合物中β細胞百分比的能力是本研究的關鍵發現。現在，研究人員可以篩選細胞類型的最佳混合物。

“現在我們面臨的最大問題是80％的β細胞是否是我們想要的，”Veres說，“也許你需要更多的其他細胞類型來幫助調節β細胞，使它們正常運作。我們還要將找到不同細胞類型的細胞之間如何相互作用的機制。”