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新研究可以帮助克服糖尿病研究中的挑战

专注于为1型或2型糖尿病寻求更好治疗或治愈方法的科学家痛苦地意识到当前的局限性,包括在研究中不得不使用动物组织,而这些研究通常不会转化为人体试验。

6月29日发表在《自然通讯》上的新研究可以帮助研究人员克服将糖尿病研究从实验室转移到人体试验和临床的最大挑战。

通过使用迈阿密大学米勒医学院首先开发的技术以及米勒学院获得专利的方法来增强培养组织的氧合作用,研究人员很可能能够在人胰腺中进行实时再生和发育研究。

该研究的资深作者,转化研究干细胞发展总监,糖尿病研究外科副教授胡安·多米格斯-本达拉(JuanDomínguez-Bendala)博士说,这一发现可能导致无需移植即可再生自身胰腺的治疗方法。迈阿密大学米勒医学院医学院研究所。

本达拉博士解释说,在患有1型糖尿病的人中,人体自身的免疫系统会杀死制造胰岛素的胰腺中的β细胞或胰岛细胞。多年来,医生一直在移植供体胰岛细胞以补充这些细胞。

但是这种方法存在挑战。一种是缺乏器官移植的供体。另一个是当可能移植胰岛细胞时,除非接受者受到免疫抑制,否则接受者的身体可能会排斥供体细胞。单独的免疫抑制会导致并发症。

我们研究的两个支柱是补充已经丢失的胰岛细胞,然后停止自身免疫,这是造成该疾病的根本原因。我们也对使用内源性再生感兴趣。

我们发现有些胰腺干细胞被称为祖细胞,因为它们已经致力于成为胰腺组织的一部分。最终,我们希望诱使它们复制并在患者体内产生新的产生胰岛素的细胞,而不是从外部来源移植β细胞。”

胡安·多米格斯·本达拉(JuanDomínguez-Bendala)博士,迈阿密大学米勒医学院医学院糖尿病研究所研究高级作者和外科副教授

人胰腺切片是胰腺的非常薄的切片,将器官的自然结构(包括急需的胰岛)保持在一起。

班达拉博士说:“这些切片中的胰岛被腺泡细胞包围,这些腺泡细胞在胰腺中形成消化液,更重要的是在胰管中发现了祖细胞,这些祖细胞可以产生新的β细胞。” “这就是为什么这些切片是研究器官的非常有力的工具的原因。就好像您有一个通往活胰腺的窗户一样。”

在研究人类胰腺切片的再生过程时,问题在于组织仅持续几天就崩解和死亡。

Bendala博士及其同事确定,切片中细胞死亡的主要原因是缺氧。胰腺是一个非常血管化的器官,切成薄片会切断血液供应。

本达拉(Bendala)博士和《自然通讯》论文的合著者里卡多·帕斯托里(Ricardo Pastori)博士,医学,免疫学和微生物学研究教授,糖尿病研究所分子生物学实验室负责人通过在人体中放置人体胰腺切片来解决该问题。他们发明的使用全氟化碳(PFC)膜的培养装置。

本德拉博士说:“ PFC是一种富含氧气的化合物,您可以以液态形式呼吸它。” “我们已经在该设备上发表了文章,表明当在PFC上培养胰岛时,胰岛可以存活并更好地发挥作用。当我们将干细胞分化为β细胞时,将其放入PFC时,该过程会更有效地发生。

“不足为奇的是,当我们将人体胰腺切片放入PFC膜中时,它们可以存活并且比对照的表现更好。我们可以将它们存活2周左右,有些可以长达3周,并且它们可以正常运作在那段时间内。”

他说,保持人类胰腺切片如此长的寿命是糖尿病研究的一项重大突破,特别是在胰岛细胞再生领域。

班达拉博士说:“研究再生时,您需要一个模型。传统上,我们使用小鼠模型,不幸的是,实验室中小鼠身上发生的事情通常不会对人类产生影响。” “这项工作是革命性的,因为使用这些人类胰腺切片,我们可以在类似于真实器官的人类模型中目睹并监测再生。这以前不可能实现,因为组织的寿命不足。”

米勒学院的研究人员还测试了一种叫做BMP-7的分子,他们在先前的研究中已经证明它可以充当干细胞的燃料。他们在本文中证明BMP-7可以诱导人胰腺切片中胰腺祖细胞的增殖。

他说:“当我们在人胰腺切片中添加BMP-7时,我们可以检测到祖细胞活化,增殖并随后产生新的β细胞。我们可以看到这种情况发生在我们的眼前。”

该研究还包括人类2型和1型糖尿病患者的组织,这一事实使得该研究更有可能促进人类临床试验的进展。

他说:“当我第一次看到这个时,我后退了一步。这是一个活的人类胰腺切片,该患者是10天前去世的。” “我忍不住想,想像我们是否在病人还活着的情况下对他做了手术?这真的很强大。”

本达拉博士免费将基于PFC的餐具发送给其他几个进行糖尿病研究的中心,因此他们可以研究该方法并可能复制研究结果。同时,本达拉(Bendala)博士和米勒学院(Miller School)的同事正在筛选BMP-7以外的分子,以查看它们是否具有通过诱导祖细胞或通过诱导先前存在的β细胞复制来创建新β细胞的潜力。

目标是要有一种疗法可以在几年内向FDA提出以生产β细胞。

他说:“这些技术将大大提高我们决定在临床试验中起作用的能力。”

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