Forschung steigert die Ausbeute an insulin-produzierenden Zellen für diabetes-Therapie

Ein team von Forschern, angeführt von der Harvard University Wissenschaftler hat sich verbessert, die Labor Prozess der Umwandlung von Stammzellen in insulin-produzierenden beta-Zellen, die mit biologischen und physikalischen Aufbereitungsverfahren zu bereichern, der Anteil der beta-Zellen in einer Probe. Ihre Erkenntnisse, veröffentlicht in der Zeitschrift Natur, können verwendet werden, zur Verbesserung der beta-Zell-Transplantation für Patienten mit Typ-1-diabetes.

2014, Douglas Melton Labor zeigte für das erste mal, dass Stammzellen umgewandelt werden kann, um funktionale beta-Zellen, die einen Schritt in Richtung zum geben den Patienten Ihre eigene Quelle von insulin. In diesem ersten Prozess, der beta-Zellen bis 30 Prozent der endgültigen Zelle Mischung.

„Zur Verbesserung von 30 Prozent, die wir brauchten, um wirklich zu verstehen, die anderen 70 Prozent der entstehenden Zellen,“ sagte Adrian Veres, ein student im Aufbaustudium in der Melton-Labor und Erstautor der aktuellen Studie. „Bis vor kurzem konnten wir nicht nehmen Sie eine Probe unserer Zellen, und Fragen, was Zelltypen wurden. Jetzt, mit der revolution in der single-cell sequencing, können wir gehen, aus dem nichts, um die vollständige Liste an.“

Ein zwei-Schritt-Anreicherung

„Wir einzelzell-Sequenzierung und molekulare Biologie zu beschreiben, die Arten von Zellen, die wir machen konnten aus Stammzellen. Der Anfang der manipulation ist immer zu wissen, was mit dem Sie arbeiten“, sagte Melton, der Xander University Professor für Stammzell-und Regenerative Biologie und co-Direktor des Harvard Stem Cell Institute.

Zellen alle die gleichen Gene, aber die Zelltypen unterscheiden sich je nachdem, welche Gene aktiv sind, oder zum Ausdruck gebracht werden. Die Forscher verwendeten single-cell sequencing identifizieren Sie den vollständigen Katalog der exprimierten Gene in Zehntausenden von einzelnen Zellen. Dann, Sie gruppiert die Zellen basierend auf Ihrem Expressionsmuster.

Wie erwartet, einige der Zellen hatten ein ähnliches gen-Expressionsmuster von Zellen, die Hormone produzieren, die im menschlichen Pankreas: Glukagon-produzierenden alpha-Zellen und insulin-produzierenden beta-Zellen. (Unerwartet, die Forscher auch festgestellt, eine neue Art von Zellen, die den neurotransmitter serotonin.)

Das team fand auch ein protein, das geäußert wurde, nur auf die beta-Zellen. Das bedeutete, Sie könnte verwenden Sie es als eine biologische „hook“ zu Fischen beta-Zellen aus dem mix.

Die Zusammenarbeit der Wissenschaftler an Semma Therapeutics entwickelt eine zweite Methode zur Anreicherung von beta-Zellen: die räumliche Trennung aller Zellen in der Mischung, dann lassen Sie cluster wieder zusammen.

Das clustering bereichert die Anzahl der beta-Zellen. Es wurde basierend auf der Hypothese, dass die Hormon-produzierenden Zellen mehr zueinander hingezogen, als zu den Zellen, die keine Hormone produzieren.

Gemeinsam ist den beiden Methoden erhöht die Reinheit der beta-Zellen in einer Probe der umgewandelten Stammzellen von 30 bis 80 Prozent.

„Wir arbeiten darauf hin, putting-Stammzell-abgeleitete beta-Zellen in Patienten, die eine reinere Mischung bedeutet, dass wir verwenden können, eine kleinere, weniger invasive Geräte liefern die gleiche Menge von funktionalen Zellen,“ sagte Felicia Pagliuca, Vice President of Cell Biology, Forschung und Entwicklung bei Semma Therapeutika.

Optimierung der Mischung

Die Fähigkeit zu kontrollieren, der Anteil der beta-Zellen in der Mischung ist das zentrale Ergebnis dieser Studie. Nun, die Forscher können sich auf das konzentrieren, was die optimale Mischung von Zelltypen wäre.