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苏黎世联邦理工学院的研究人员设法利用合成遗传程序指导从脂肪组织中提取的干细胞成为与天然β细胞几乎相同的细胞。这使他们更接近糖尿病患者的个人修理工具。苏黎世联邦理工学院巴塞尔生物系统科学与工程系的生物技术与生物工程教授Martin Fussenegger领导的研究人员已经完成了许多专家迄今为止不可能完成的壮举：他们从50岁开始提取干细胞测试受试者的脂肪组织和应用遗传重编程使其成熟为功能性β细胞。
在葡萄糖的存在下，使用这种“遗传软件”产生的β细胞产生激素胰岛素 - 就像在胰腺中发现的天然β细胞一样。研究人员在Nature Communications杂志上报道了这一点。
成熟动态再现
这家位于巴塞尔的研究人员采用了干细胞，并添加了一个高度复杂的基因合成网络 - 遗传软件。他们设计了这个网络，以精确地重建这个成熟过程中涉及的关键增长因素。
该过程的核心是生长因子Ngn3，Pdx1和MafA。这些因子的浓度在分化过程中发生变化。例如，MafA在成熟开始时不存在。仅在第四天，在最后的成熟步骤中，它会出现，其浓度急剧上升，然后保持在高水平。然而，Ngn3和Pdx1浓度的变化非常复杂：当Ngn3的浓度上升然后再次下降时，Pdx1的水平在成熟开始和结束时上升。
Fussenegger强调，为了产生功能正常的β细胞，必须尽可能地重现这些自然过程：“这些生长因子的时间和数量非常重要。”
新的β细胞对葡萄糖有反应
在Fussenegger看来，合成基因网络已被成功用于实现β细胞的遗传重编程，这是一个真正的突破。到目前为止，科学家通过使用移液器添加各种化学物质和蛋白质来控制这种干细胞分化过程。
Fussenegger说：“在恰当的时间添加适当数量的这些组件并不是很难，它也是低效的，不可能扩大规模。” 相比之下，新工艺可以成功地将四个脂肪干细胞中的三个转化为β细胞。
这些β细胞不仅看起来与它们的天然对应物非常相似 - 两种都含有称为颗粒的黑斑，它们储存胰岛素。人工β细胞也以非常相似的方式起作用。“目前，他们分泌的胰岛素数量不如天然β细胞那么大，”他承认。
但关键是研究人员首次成功地复制了从干细胞到分化β细胞的整个自然过程链。
植入内源细胞
将来，基于巴塞尔的ETH研究人员的新技术可能会使糖尿病患者植入新的功能性β细胞成为可能，这些患者是由自己的脂肪组织制成的。
虽然β细胞过去已被移植，但这一直需要随后抑制受体的免疫系统 - 就像任何器官或组织移植一样。“使用我们的β细胞，可能不需要采取这种行动，因为我们可以使用取自患者自身体内的内源性细胞材料制作它们，”Fussenegger说道，并补充说：“这就是为什么我们的工作对此感兴趣。治疗糖尿病。“
在培养皿中完全成熟
迄今为止，ETH研究人员仅培养了他们的β细胞 ; 他们尚未将它们植入糖尿病患者体内。这是因为他们首先想要测试干细胞是否可以使用遗传编程从开始到结束完全区分。
Fussenegger确信这种新方法也可用于生产其他细胞。从脂肪组织中提取的干细胞可以分化成各种细胞类型，他说 - “大多数人都有过多的脂肪可以从中收获这些干细胞。”
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