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利用干细胞探究糖尿病发病原因

利用干细胞探究糖尿病发病原因

  • 分类:行业动态
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  • 来源:
  • 发布时间:2013-07-15 18:19
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【概要描述】一队来自纽约干细胞基金会(NYSCF)研究所和哥伦比亚大学Naomi Berrie糖尿病中心的研究人员可以制造出特定患者的β细胞,准确地反映青少年发病的成年型糖尿病(maturity-onset diabetes of the young,MODY)的特征。

利用干细胞探究糖尿病发病原因

【概要描述】一队来自纽约干细胞基金会(NYSCF)研究所和哥伦比亚大学Naomi Berrie糖尿病中心的研究人员可以制造出特定患者的β细胞,准确地反映青少年发病的成年型糖尿病(maturity-onset diabetes of the young,MODY)的特征。

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一队来自纽约干细胞基金会(NYSCF)研究所和哥伦比亚大学Naomi Berrie糖尿病中心的研究人员可以制造出特定患者的β细胞,准确地反映青少年发病的成年型糖尿病(maturity-onset diabetes of the young,MODY)的特征。

 

研究人员使用MODY患者的皮肤细胞来产生诱导多能干细胞(iPS细胞),然后将他们转化为β细胞。将这些细胞移植到小鼠后,干细胞来源的β-细胞与MODY患者β细胞相同的方式分泌胰岛素。这项研究结果发表在今天的Journal of Clinical Investigation杂志上。

 

早前研究已经显示出人类胚胎干细胞和iPS细胞能成为响应葡萄糖或其他分子分泌胰岛素的β细胞。但问题仍然存在,干细胞衍生的β细胞能否准确模拟糖尿病的遗传形式,可否用于开发和测试潜在的治疗方法。

 

研究人员专注于MODY(糖尿病的一种形式),影响约10,000人,患者以及其疾病模型已经取得了重要的临床数据,科学家特别感兴趣其分子层面的机制,特定基因如何影响β细胞对葡萄糖的反应。

 

MODY是糖尿病一种基因遗传的形式。MODY患者编码糖加工酶葡萄糖激酶(GCK)基因的一个副本突变,导致功能缺失。MODY患者较高的血糖水平对GCK代谢葡萄糖是必需的,从而导致慢性,轻度升高的血糖水平和血管并发症的风险增加。

 

MODY患者经常被误诊1型或2型糖尿病。正确的诊断不仅可以改变患者的治疗过程,而且会影响可能也有这种遗传性疾病的家庭成员。

NYSCF科学家们获得两个BERRIE中心2型MODY患者的皮肤细胞,“重新编程”或恢复他们成为iPS细胞的胚胎样状态。为了检查GCK基因突变的影响,他们创造两个基因操纵的iPS细胞系进行比较:一个全功能的(GCK的基因副本正确)GCK和一个与功能完全丧失(GCK基因的两个副本错误)GCK。然后,他们利用功能全面和功能缺失的iPS细胞系生成β细胞的前体,并进一步移植到免疫受损小鼠中。

 

创建从皮肤细胞产生胰岛素细胞的能力,然后操纵这些细胞中GCK基因,使用最近开发的分子方法使研究人员能够明确测试研究人类疾病干细胞效用过程中的几个关键环节。当给定一个糖耐量试验3个月后,MODY老鼠β细胞对葡萄糖的敏感性下降,但对刺激胰岛素分泌的其他分子反应正常。这是MODY的标志。GCK基因的两个副本故障的小鼠响应葡萄糖后,没有分泌额外的胰岛素。当研究人员利用分子生物学技术修复GCK突变,恢复细胞GCK两个副本,细胞在葡萄糖压力测试中回应正常。与其他技术不同的是,研究人员使用的新方法有效地修复GCK的突变,没有引入任何潜在的有害的额外DNA。

 

纽约干细胞基金会行政总裁Susan L. Solomon说:基因校正病源性β细胞最终可能被证明是一个有用的细胞替代疗法,恢复患者自己的血糖调节能力这个结果是真正令人兴奋的。

 

研究人员还利用电子显微镜统计储存胰岛素颗粒的数目用于评估β细胞释放胰岛素的量。即使所有的β细胞类型也有类似的颗粒数,GCK基因功能完全丧失与β细胞胰岛素的生成减少有关。

 

这些研究提供了一个关键证据,即病人特定的产生胰岛素细胞的遗传特性,可以通过使用干细胞技术和先进的分子生物学操作。这开辟了新方法来理解,治疗,最终预防较常见类型的糖尿病。

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