hPSCs向胰腺Beta細胞的多步分化新方案

　　目前全球有約4.6億糖尿病患者，每年有420萬人死于糖尿病。單單我國就有近1.3億糖尿病患者，居全球第一。糖尿病患者（I型及II型晚期）需要頻繁注射胰島素來控制血糖，仍難以精確控制。大部分糖尿病患者最終都會遭遇嚴重的副作用 (如感染，糖尿病性腎病及視網膜病變，失明甚至危及生命），給社會帶來沉重經濟負擔。解決胰島素分泌不足的問題，目前較成熟的方案是移植胰島（胰島內含可釋放胰島素的胰腺Beta細胞）。但每年捐獻的胰腺極其有限，遠遠無法滿足日益增加的糖尿病患者的需求。人多能性干細胞（hPSCs）可以無限分裂并可以分化成任何類型的體細胞，因而hPSCs來源的胰腺Beta細胞有潛力為糖尿病的細胞替代治療提供無限的細胞來源。早在2007年前北京大學的鄧宏魁教授團隊就已開始此方向的探索，但迄今為止世界各科研團隊發表的hPSCs向胰腺Beta細胞的分化方案仍然存在效率低（一般在10-40%之間）、細胞系依賴性強、穩定性不高等諸多問題。因而亟需建立一個更穩定高效的hPSCs向胰腺beta細胞分化的方案。

　　2021年6月7日，Salk研究所Juan Carlos Izpisua Belmonte研究團隊在Nature Communications雜志上發表 Chemical combinations potentiate human pluripotent stem cell-derived 3D pancreatic progenitor clusters toward functional β cells的研究。這項工作研發了一個迄今最高效率的hPSCs向胰腺Beta細胞的多步分化新方案，此方案的穩定性高，對細胞系的依賴性低。

　　研究人員首先發明了一個新方法將hPSCs誘導成胰腺前體細胞團塊，并發現10個因子的組合可以提高這些細胞向Beta細胞的分化效率。通過對每一步分化的系統優化，最終使得hPSCs向Beta細胞的轉變效率最高可達82%。最后得到的Beta細胞在體外和體內都表現出與人體來源的Beta細胞相當的生理功能。這些細胞可以在體內和體外響應葡萄糖的刺激而釋放胰島素。尤其是這些Beta細胞可以在兩周左右的時間內將糖尿病小鼠的高血糖降低到正常范圍。研究者還發現這個方案也可以在其它細胞系中表現出很高的分化效率，該分化體系中最后細胞產物中非目標細胞比較少，且移植后沒有發現致瘤。

　　hPSCs來源的Beta細胞用于糖尿病的治療是整個干細胞領域的一個切實可行的夢想，但要實現它卻必須克服不少的問題。本論文的研究人員們成功地克服其中尤為重要的分化方案的低效率和不穩定的問題，使得hPSCs來源的Beta細胞用于臨床使用邁進了堅實的一大步。此新方案還用到了一些從未報道過的小分子，其作用機制尚不清楚；對這些小分子的作用機制的進一步研究將為糖尿病的細胞替代治療提供更穩定且更安全的細胞來源。

　　Salk研究所Juan Carlos Izpisua Belmonte教授為該論文的通訊作者。劉海松博士，李榮輝博士，Hsin-Kai Liao博士為該論文的共同第一作者。閔喆瑩博士, 王超博士, 于洋博士, 石磊博士, 但佳猛博士, Llanos Martinez Martinez 博士, Estrella Nu?ez Delicado博士也為該研究做出重要貢獻。鑒于此工作的潛在的巨大應用價值，文章一上線，立即有若干的網絡媒體對此進行了報道