UC San Francisco Forscher haben zum ersten mal verwandelt die menschliche Stammzellen in Reife insulin-produzierenden Zellen, ein wichtiger Durchbruch bei den Bemühungen um die Entwicklung einer Heilung für Typ 1 (T1) diabetes.
Das ersetzen dieser Zellen, die verloren sind in Patienten mit T1-diabetes, hat seit langem ein Traum der regenerativen Medizin, aber bis jetzt waren Wissenschaftler nicht in der Lage gewesen, um herauszufinden, wie Zellen im Labor Gericht, dass die Arbeit, wie Sie in gesunden Erwachsenen.
„Wir können jetzt eine insulin-produzierenden Zellen, die im Aussehen und Verhalten viel wie der beta-Zellen des Pankreas, die Sie und ich haben in unserem Körper. Dies ist ein entscheidender Schritt hin zu unserem Ziel der Schaffung von Zellen, könnte die Transplantation in Patienten mit diabetes,“ sagte Matthias Hebrok, Ph. D., Hurlbut-Johnson Distinguished Professor in der Diabetes-Forschung an der UCSF und Direktor der UCSF-Diabetes-Mitte. Hebrok war senior-Autor der neuen Studie, die veröffentlicht wurde Feb. 1, 2019, in Nature Cell Biology.
T1-diabetes ist eine Autoimmun-Erkrankung, die zerstört die insulin-produzierenden beta-Zellen der Bauchspeicheldrüse, die normalerweise in der kindheit. Ohne insulin die Fähigkeit zur Regulierung des Blutzuckerspiegels im Blut, spikes in Blutzucker kann zu schweren Organschäden und schließlich zum Tod. Der Zustand verwaltet werden können durch die regelmäßige Einnahme von Aufnahmen von insulin zu den Mahlzeiten, sondern Menschen mit Typ-1-diabetes noch erleben oft schweren gesundheitlichen Folgen wie Nierenversagen, Herzerkrankungen und Schlaganfall.
Patienten mit lebensbedrohlichen Komplikationen Ihrer Erkrankung möglicherweise Anspruch auf eine Pankreas-Transplantation von einem Verstorbenen Spender, aber diese sind selten und die Wartezeit ist lang: von den etwa 1,5 Millionen Menschen mit Typ-1-diabetes in den USA, nur etwa 1000 bekommen Pankreas-Transplantationen im Jahr. Das Verfahren ist auch riskant: die Empfänger übernehmen müssen, immun-Unterdrückung Drogen für das Leben und viele der Transplantate am Ende scheitern, die für einen oder anderen Grund. Transplantate, die nur die Bauchspeicheldrüse „Inselchen“ – Cluster von Zellen, die gesunden beta-Zellen – werden derzeit in klinischen Studien, sondern verlassen sich immer noch auf Verschleimung von Verstorbenen Spendern.
Das ist, warum Hebrok und anderen diabetes-Forscher haben lange gehofft, mit Stammzellen zu wachsen gesunde beta-Zellen im Labor konnten, dass die Transplantation in Patienten, ohne die Notwendigkeit zu warten, für eine Pankreas-oder Insel-Transplantation. Aber seit Jahren haben die Wissenschaftler nicht in der Lage, um herauszufinden, wie die Programmierung von Stammzellen in voll ausgereifte beta-Zellen.
„Die Zellen, die wir und andere waren produzieren, waren immer stecken in einem unreifen Stadium, in dem Sie waren nicht in der Lage angemessen zu reagieren, um Blut-Glukose und insulin absondern richtig. Es war ein wichtiger Engpass für das Feld,“ sagte Hebrok.
In der neuen Studie, Hebrok und Kollegen, der Leitung von Postdoc-Stipendiat dem gopika Nair, Ph. D., erkannte, dass der Schlüssel zu Labor-gewachsenen beta Zellen vollständig ausgereift lag in einem übersehene Facette des beta-Zell-Entwicklung – den physikalischen Prozess, durch den Zellen getrennt von dem rest der Bauchspeicheldrüse und der form der so genannten Langerhans-Inseln.
„Ein wichtiges Prinzip in der Biologie ist, dass die form der Funktion folgt, so dass wir zu dem Schluss, dass die Bildung von Inseln kann ein wichtiger Prozess für die beta-Zellen zu Reifen, richtig,“ Nair sagte.
Wenn die Forscher repliziert, dass der Prozess im Labor Gerichte, indem künstlich die Trennung teilweise differenzierten pankreatischen Stammzellen und deren Reform in Insel-wie Clustern, die Zellen Entwicklung plötzlich sprang vorwärts. Nicht nur, dass die beta-Zellen beginnen, reagiert der Blutzucker mehr wie Reife insulin-produzierenden Zellen, sondern die gesamte Insel „Nachbarschaft“ – auch weniger gut verstanden, alpha-und delta-Zellen – schien auch zu entwickeln in einer Weise, die noch nie gesehen hatte in einem Labor.
Die Forscher transplantierten diese Labor-gewachsen „Inseln“ in gesunden Mäusen und fand, dass Sie funktional in einer Angelegenheit von Tagen – die Produktion von insulin in Reaktion auf Blutzucker viel wie die Tiere in der “ eigenen Inseln.
In Zusammenarbeit mit Biotechnologen Kenntnisse, Genetiker und andere Kollegen an der UCSF, Hebrok s team ist bereits daran, sich zu bewegen „regenerative Therapien“ vom Traum zur Wirklichkeit, zum Beispiel durch die Verwendung von CRISPR-gen Bearbeiten, um diese transplantable Zellen in Patienten ohne die Notwendigkeit Immunsystem unterdrückende Medikamente, oder durch das screening von Drogen, könnte die Wiederherstellung ordnungsgemäße islet-Funktion bei Patienten mit T1-diabetes, der durch den Schutz und ausbau Ihrer wenigen verbliebenen beta-Zellen neu zu starten Bauchspeicheldrüse insulin-Produktion.
„Aktuelle Therapeutika wie insulin-Injektionen behandeln nur die Symptome der Krankheit,“ Nair sagte. „Bei unserer Arbeit Punkte zu mehrere spannende Wege, um endlich eine Heilung.“