生物通報(bào)道：由哈佛大學(xué)科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的一組研究人員改進(jìn)了將干細(xì)胞轉(zhuǎn)化為產(chǎn)生胰島素β細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)室過程，通過生物和物理分離方法來豐富樣本中β細(xì)胞的比例。

這一研究結(jié)果發(fā)表在Nature雜志上，可用于改善1型糖尿病患者的β細(xì)胞移植。

2014年，Douglas Melton實(shí)驗(yàn)室首次實(shí)現(xiàn)了干細(xì)胞轉(zhuǎn)化為功能性β細(xì)胞，為患者提供了自己的胰島素來源。在該初始過程中，β細(xì)胞占最終細(xì)胞混合物的30％。

“要從30％提高，我們需要真正了解其他70％的細(xì)胞，”Douglas Melton實(shí)驗(yàn)室的研究生，當(dāng)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(xì)胞樣本準(zhǔn)備，現(xiàn)在，隨著單細(xì)胞測序的革命性發(fā)展，我們可以從無到有了解所有細(xì)胞類型。”

領(lǐng)導(dǎo)這一研究的是哈佛干細(xì)胞研究所聯(lián)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(shù)年內(nèi)能夠找到治療糖尿病的“絕招”。

兩步濃縮

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

正如所料，一些細(xì)胞具有與產(chǎn)生人胰腺激素的細(xì)胞相似的基因表達(dá)模式：分泌胰高血糖素的α細(xì)胞和分泌胰島素的β細(xì)胞。出乎意料的是，研究人員還發(fā)現(xiàn)了一種新型細(xì)胞，它可以產(chǎn)生神經(jīng)遞質(zhì)5-羥色胺。

該團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)了一種僅在β細(xì)胞上表達(dá)的蛋白質(zhì)。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(xì)胞。

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

該方法豐富β細(xì)胞的數(shù)量，技術(shù)原理是基于分泌激素的細(xì)胞之間的吸引力比不分泌激素的細(xì)胞之間的吸引力多這一假設(shè)。

總之，這樣就能將轉(zhuǎn)化干細(xì)胞樣品中β細(xì)胞的純度從30％提高到80％。

“我們需要將干細(xì)胞衍生的β細(xì)胞植入患者體內(nèi)，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(shù)量的功能細(xì)胞，”Semma Therapeutics公司Felicia Pagliuca說。

優(yōu)化混合物

控制混合物中β細(xì)胞百分比的能力是本研究的關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)。現(xiàn)在，研究人員可以篩選細(xì)胞類型的最佳混合物。

“現(xiàn)在我們面臨的最大問題是80％的β細(xì)胞是否是我們想要的，”Veres說，“也許你需要更多的其他細(xì)胞類型來幫助調(diào)節(jié)β細(xì)胞，使它們正常運(yùn)作。我們還要將找到不同細(xì)胞類型的細(xì)胞之間如何相互作用的機(jī)制。”