对经基因改造产生β细胞的微型胃器官组织切片进行免疫荧光染色。这张图片显示这种微型胃器官中存在很多产生胰岛素的β细胞（红色）。胃干/祖细胞（绿色）在产生胰岛素的组织底部检测到。细胞核标记为蓝色。图片来自Chaiyaboot Ariyachet。
2016年2月22日讯 /生物谷BIOON/ --科学家们已用了几十年的努力试图取代产生胰岛素的被称作β细胞的胰腺细胞，其中这些细胞在糖尿病病人体内丢失了。如今，在一项新的研究中，一个研究小组发现来自胃下部的幽门组织有最大潜力被重编程成一种β细胞的状态。研究人员从小鼠体内获得这种组织样品，将它们培育成当被移植回这些动物体内时产生胰岛素的“微型器官（mini-organ）”。 这些微型器官中的干细胞还继续补充这种产生胰岛素的细胞群体，促进这种组织可持续再生。相关研究结果于2016年2月18日在线发表在Cell Stem Cell期刊上，论文标题为“Reprogrammed stomach tissue as a renewable source of functional beta-cells for blood glucose regulation”。
为了在身体中找到这种最适合的经重编程产生胰岛素的组织，研究人员对小鼠进行基因改造让它们表达三个让其他类型细胞转变为β细胞的基因。论文通信作者、哈佛大学干细胞与再生生物学系研究员Qiao Zhou说，“我们找遍了包括从小鼠的鼻子和尾巴在内的组织。我们令人惊讶地发现，位于胃部幽门区域的一些细胞最适合于转化为β细胞。这个组织似乎是最好的起始材料。”
幽门区将胃部连接到小肠。位于这个区域的细胞经重编程后对高水平血糖反应最为强烈，产生胰岛素让这些老鼠的血糖水平正常化。为了测试这些细胞的有效性，研究人员破坏了这些小鼠的胰腺β细胞，强迫它们的机体仅仅依赖这些经过重编程的胃部细胞。这些实验性小鼠体内的重编程细胞维持它们血液中的胰岛素和葡萄糖水平高达六个月的时间。而体内未植入重编程组织的对照小鼠在8周内死亡。
胃幽门还有一个好处：干细胞定期地自然更新这种胃组织。当胃幽门中的细胞表达这些转化基因时，第一批重编程细胞被实验性破坏，这个区域的干细胞会再生这些产生胰岛素的细胞群体。Zhou说，“在多种疾病状态下，人体的β细胞持续丧失。我们在原则上提供一种补充这些细胞的方法。”
但是要成为一个潜在的治疗方法，Zhou和他的同事们不得不采取一种不同的方法。他说，“当小鼠成年时，我们打开这三个基因。但是在未来的人类临床试验中，人们不能对人体进行基因修饰研究。” 因此，研究人员获取这些小鼠的胃组织，在实验室中对它进行基因改造让它表达这些β细胞重编程因子，诱导组织中的细胞长成一种球状的微型胃器官，而且这种微型胃器官能够产生胰岛素，并且能够利用干细胞进行自我更新。研究人员将这些微型胃器官植入在覆盖着小鼠腹腔内部的膜中。
研究人员然后破坏这些小鼠体内的胰腺β细胞以便观察这些微型胃器官是否能够补充它们，他们在22只实验性小鼠的5只中发现它们血液中的葡萄糖水平维持正常。这也是研究人员所期待的成功率。Zhou说，“当涉及这一话题时，人们基本上就会要求这些可被收集的干细胞能够在基质上自我组装成一种器官。其中的限制全部在于移植的组织是否能够成功地重新组装成正确的层状结构。”
胃幽门细胞产生胰岛素的潜力很可能来源于它们与胰腺β细胞的天然相似性。研究人员发现很多在β细胞功能中起关键性作用的基因正常条件下也在幽门的激素产生细胞中表达。Zhou说，“这种方法的潜在重要之处在于能够从病人体内获得活组织样品，在体外培养其中的细胞，将它们重编程为β细胞，然后将它们移植回病人体内从而开发一种病人特异性的疗法。这是我们如今正在做的事情。我们感到非常兴奋。”
