三维培养是胰岛类器官的制备的关键技术2022-06-29 09:03:25
胃肠道细胞具有很强的再生能力,不仅具有很多和β细胞类似的内分泌细胞,而且具有免疫豁免的特性,这些优点使得研究胃肠道细胞向 β 细胞的分化成为可能。通过Pdx1、Ngn3和MafA的异位表达可以在小肠隐窝内获得上皮细胞来源的β样细胞。虽然也有其他研究实现了类似的转分化,但受限于肠道细胞表面标志尾型同源盒转录因子2的存在使得分化并不完全,效率也较低。通过β细胞关键基因的过表达同样可以高效地诱导胃细胞分化为INS+细胞,并且可以获得良好的胰岛素反应能力。虽然技术尚未成熟,但胃肠道细胞凭借其易获取和易转化的特点获得了越来越多的关注。类器官是在体外培养的包含有来自多能干细胞或成体干/前体细胞来源的特定器官细胞的三维结构。胰岛类器官可以很好地模拟胰岛在体内的空间组织、细胞间相互作用以及与微环境的相互影响,不仅可以作为胰岛发育和相关疾病的研究模型以及为药物筛选提供平台,也有望解决胰岛移植的供体不足的困难。目前一般有3类细胞作为胰岛类器官的种子细胞:来源于多能干细胞的胰岛细胞、去分化和再分化的成体胰岛细胞来源的胰岛内分泌细胞、可以被转分化为胰岛细胞的其他非胰岛系细胞。此外,内皮细胞和MSCs也被证实可以促进胰岛类器官的结构和功能形成。WANG等以细胞标志C蛋白受体在小鼠成体胰腺中鉴定出了一类全新的胰岛前体细胞,将其与ECs在体外共同培养获得可以稳定扩增的对葡萄糖敏感且能够分泌胰岛素的胰岛类器官,将该胰岛类器官移植到DM小鼠体内之后可以有效缓解其DM症状。另外的研究指出,非经典的WNT4信号在iPSC来源的胰岛类器官胰岛素分泌功能的体外成熟过程中发挥了关键作用,所获得的胰岛类器官包含有导管细胞和各类内分泌细胞在内的多种细胞,很好地模拟了成体胰岛的细胞组成和分泌功能;如果运用基因工程手段在iPSCs内增加免疫检查点蛋白PD-L1的表达,移植到DM小鼠体内的胰岛类器官存活更长时间并持续改善小鼠的DM症状。
三维培养的方法是胰岛类器官的制备的关键技术;除了传统的细胞自聚集和水凝胶包埋的方法之外,脱细胞支架、3D生物打印和器官芯片技术也推动了胰岛类器官研究的发展。目前,胰岛类器官的发展聚焦于如何优化类器官细胞的组成和结构使得其结构和功能进一步向真实器官靠拢,与此同时如何提高类器官的存活时间和安全性也是亟待解决的问题。
出自《功能胰腺β细胞获取与应用的研究进展》作者向桂齐阳,刘清桂,胡以平。
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