幹細胞は2週間でマウスの糖尿病を治しました

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Anonim
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アメリカの科学者たちは、ヒト幹細胞から膵臓ベータ細​​胞を成長させる方法を改善しました。研究者らは、アクチン細胞骨格を分化の正しい段階で組み立てまたは分解することを強制しました。これにより、細胞の発達を目的の経路に沿ってより正確に指示することができました。得られたサンプルを重度の糖尿病のマウスに移植したところ、2週間で血糖代謝が正常に戻りました。これは、古い方法で得られた細胞を使用するよりも大幅に高速です。 NatureBiotechnologyに掲載された記事。

多能性幹細胞からの膵臓ベータ細​​胞の産生は、真性糖尿病の治療における有望な方向性です。そのような細胞が病気の動物に移植されると、血糖値の上昇に応じて、それらはインスリンを分泌し始め、糖濃度は正常に戻ります。困難は、幹細胞の発達を望ましい経路に沿って指示するための効果的な技術の作成にあります。

多能性幹細胞は、体内のほぼすべての組織の細胞に変化する可能性があります。彼らがどのような専門分野を選択するかは、膨大な数の要因に依存し、差別化自体はいくつかの段階の複雑な道をたどります。したがって、目的のタイプの細胞を得るために、科学者は、条件、環境、注入された物質の適切な組み合わせ、およびそれらの追加の順序を選択する必要があります。理想的な技術を開発するには、何年もの作業が必要になる場合があります。

ヒト幹細胞をベータ細胞に変換する方法は、数年前に発明されました。正しく分化するためには、さまざまな成長因子や小分子の助けを借りて、細胞の発達段階を順次活性化または抑制する必要があります。この技術は機能しますが、十分に効果的ではありません。ベータ細胞に加えて、培養物は膵臓や肝臓の他の細胞も生成します。さらに、記載されている方法は、3D培養(懸濁液中または空気と液体の界面)でのみ機能し、発達の条件と細胞の運命への影響はまだ十分に研究されていません。

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ヒト幹細胞からベータ細胞を増殖させるための一連のステップ

セントルイスのワシントン大学のNathanielHogrebeが率いるアメリカの科学者のグループは、細胞の発達の仕方が、細胞外マトリックスと膜貫通タンパク質、インテグリン、細胞骨格との相互作用によっても影響を受けるという事実に注目しました。研究者らは、懸濁液からの培地を平板に置き換え、コラーゲンの層で覆い、細胞のアクチン骨格の重合(集合)を引き起こす物質を追加しました。細胞骨格の重合は、NEUROG3遺伝子の時期尚早な発現を防ぐことが判明しました。これは、以前の実験では、間違った経路に沿った細胞の発達につながりました。アクチンの集合を阻害する物質であるラトランクリンAを適切な段階で添加すると、NEUROG3遺伝子がオンになりました。

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その導入がNEUROG3遺伝子および関連遺伝子の発現の抑制につながった物質。それどころか、ラトランクリンAはそれらの活性を増加させた。

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懸濁液中および平らなコラーゲン基質上で増殖した細胞

このようにして得られた細胞は、グルコースの投与に応答して効率的にインスリンを産生する。科学者たちは、生成されたベータ細胞を重度の糖尿病のマウスに移植しました。移植の2週間後、動物のグルコース代謝は正常に戻り、9か月間その状態を維持し、その後、組織学的研究のためにマウスを殺した。糖尿病の症状の停止は、古い方法を使用して得られた細胞よりも3週間早く、ヒトの膵臓から採取した細胞よりもわずかに遅いだけでした。

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実験中のマウスの血糖値。細胞が動物に移植された週はゼロとみなされます。赤-治療されていない病気のマウス。灰色-何も移植されていない健康なマウス。青-新しい技術を使用して成長した細胞を移植された病気のマウス。緑-古い(一時停止中)。黒-ヒト膵臓細胞を移植された動物

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実験中にマウスの血液に糖を導入した後のグルコースレベル。赤-治療されていない病気のマウス。灰色-何も移植されていない健康なマウス。青-新しい技術を使用して成長した細胞を移植された病気のマウス。緑-古い(一時停止中)。黒-ヒト膵臓細胞を移植された動物

研究の著者は、ベータ細胞を成長させる方法を、より馴染みのある研究されたフラットメディアに適応させることができたと述べています。これにより、たとえば懸濁液では成長できない他の細胞培養に適用することができます。細胞骨格の状態の人為的な変化は、他の細胞株(外分泌膵臓、肝臓、腸)の分化にも影響を及ぼし、この方法の適用の可能性を広げます。

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新しいベータ細胞培養プロトコル

この戦略をヒトの糖尿病の治療に適用するために行われるべき多くの研究が残っています。長い間隔で細胞をテストしたり、他の動物モデルをテストしたり、培養物の培養を可能にする技術を開発したりする必要があります。

糖尿病管理には多くのアプローチがあります。たとえば、人工の「膵臓」があります。これは、グルコースセンサーからのデータを分析し、インスリンを投与するためのプロトコルを自動的に決定するデバイスです。

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