大鼠體內培養小鼠胰腺，一勞永逸治療小鼠糖尿病

研究者們通過給小鼠進行胰腺組織移植，成功治療了小鼠的Ⅰ型糖尿病。

來源 Science Alert

作者 MIKE MCRAE

翻譯 唐詩語

審校 譚坤

研究者們通過給小鼠進行胰腺組織移植，成功治療了小鼠的Ⅰ型糖尿病。這些移植的胰腺組織是由取自健康小鼠的幹細胞在大鼠體內培養而成。它們在沒有任何其他藥物協助的情況下，成功地控制了小鼠的血糖水平長達一年以上。這同時也意味著，有糖尿病的小鼠在不需要免疫抑製藥物的情況下成功地接受了胰腺組織移植。

研究表明，這一技術有望用於人類疾病的治療，而且很有希望提高各種器官移植的成功率。

Ⅰ型糖尿病是由於免疫系統摧毀了胰腺中的某些細胞（如生成胰島素的胰島細胞）造成的。沒有了胰島素，人體將很難把血液中的葡萄糖運輸到組織細胞內，這也就是為什麼糖尿病人需要定時注射胰島素並監測血糖水平以確保身體狀況的穩定。然而，科學家們一直在尋找比注射胰島素更加長效的方法來解決糖尿病帶來的問題。

在二十世紀七十年代，科學家在實驗室小鼠中發現了一些移植成功的胰島細胞群，讓人們看到了在糖尿病人身上進行胰腺組織移植的希望。然而，儘管近幾年來取得的一些進展已經可以讓移植的細胞活得更久一些，實現臨床應用的過程卻是十分的漫長和曲折。

到目前為止，這些移植手術仍然要求終身服用抗排異藥物。然而，如果能使機體將外來的胰島細胞當做自身的細胞，就可以避免使用這些抗排異藥物。現在，科學家們找到了一種能夠掩蓋這些外來組織的異體特徵的方法來實現這一目的。

根據《自然》雜誌的報道，一組來自斯坦福大學和東京大學的科學家們發現，用多能幹細胞培養的替代胰腺也許可以在不需要終身服用免疫抑製藥物的情況下成功實現移植。

在移植的過程中，組織被移植入一個新的個體後，組織上的一些「標籤」會讓機體識別出這些組織來自其他個體，從而導致免疫反應。而多能幹細胞是一些還沒有明確分化的細胞，通過細胞工程的方法可以除去這些細胞的一些「標籤」，從而使得這些細胞在生長成為身體的其他組織後，都缺少那些可能暴露它們外來身份的標誌。因此，用多能幹細胞培養的組織成為了理想的移植材料。

為了將這些多能幹細胞轉變成胰腺組織，這些科學家們將小鼠身上的幹細胞植入缺少胰腺的大鼠胚胎內。在大鼠的生長過程中，它們不得不使用這些小鼠的細胞去生成新的胰腺。由於當這些幹細胞被注入大鼠體內的時候，大鼠還沒有形成自身的免疫系統，因此它們的機體將這些小鼠的幹細胞作為自身的組織保留了下來。

當大鼠自身的胰腺組織長成後，那些原先的胰島細胞會被移植到患有糖尿病的小鼠的腎臟中，這一過程會移植約數十萬個細胞。在移植了一年以後，那些在大鼠體內長成的胰腺細胞成功地控制住了受體（即小鼠）的血糖水平。同時，科學家們發現僅僅移植100個胰島細胞就可以成功。

科學家 Nakauchi 說：「此外，接受移植的動物只需要在移植手術後的五天服用免疫抑製藥物，而不是像那些接受了不匹配的器官移植的動物一樣需要持續性地免疫抑制。」

找到一個降低排異風險的方法對於任何器官的移植來說都是大有裨益的，所以這是一次巨大的進步。在當前器官捐贈者稀缺的情況下，人們急需一種能夠長成可移植器官的組織來滿足對器官的需求。這同時也是實驗室培養移植組織技術的一次突破，它不僅有望給廣大糖尿病患者帶來福音，而且還可能在其他需要組織或器官移植的場合找到用武之地。

這一研究成果發表在《自然》雜誌上。

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論文信息

題目Interspecies organogenesis generates autologous functional islets作者Tomoyuki Yamaguchi,Hideyuki Sato,Megumi Kato-Itoh,et al

期刊Nature

發表時間09 February 2017

doi:10.1038/nature21070

摘要Islet transplantation is an established therapy for diabetes. We have previously shown that rat pancreata can be created from rat pluripotent stem cells (PSCs) in mice through interspecies blastocyst complementation. Although they were functional and composed of rat-derived cells, the resulting pancreata were of mouse size, rendering them insufficient for isolating the numbers of islets required to treat diabetes in a rat model. Here, by performing the reverse experiment, injecting mouse PSCs into Pdx-1-deficient rat blastocysts, we generated rat-sized pancreata composed of mouse-PSC-derived cells. Islets subsequently prepared from these mouse–rat chimaeric pancreata were transplanted into mice with streptozotocin-induced diabetes. The transplanted islets successfully normalized and maintained host blood glucose levels for over 370 days in the absence of immunosuppression (excluding the first 5 days after transplant). These data provide proof-of-principle evidence for the therapeutic potential of PSC-derived islets generated by blastocyst complementation in a xenogeneic host.