類器官課堂-控糖有一套

Novoprotein 2023-07-26 18:33 發表於浙江

　　胰腺是分泌血糖穩態激素的重要器官，是人體內控制血糖動態平衡的中心。胰腺的內分泌功能主要是由胰島來完成的，每個胰島都是一個複雜的微器官，由上千個分泌細胞組成。經典的胰島內分泌細胞包括α細胞、β細胞、δ細胞、ε 細胞和PP細胞，分別主要產生胰高血糖素（glucagon）、胰島素、生長抑素（SS）、生長素釋放肽及胰多肽，其在成體胰島內分別約佔20%、75%、3%～5%、1%和＜2% 【1】。
　　胰島移植為I型和晚期II型糖尿病患者提供了卓越的長期血糖控制方案，但是成體胰島組織的可用量限制了這一治療方案的廣泛應用。目前誘導多能幹細胞（iPSC）分化為產生胰島素的β樣細胞是一項重大進展。2021年美國食品和藥物管理局（FDA）已授予VX-880（一種iPSC細胞在體外誘導分化而來的胰島β細胞）快速通道資格，目前已啟動VX-880的臨床試驗，用於治療嚴重低血糖和低血糖意識受損的1型糖尿病（T1D）患者。在2023年6月舉辦的美國糖尿病協會(ADA) 第83屆科學會議上公佈了正在進行的VX-880臨床試驗的積極結果：所有接受VX-880治療的患者均在治療前一年內檢測不到胰島素的分泌，且有反復發生嚴重低血糖事件(SHE) 的病史；治療後，所有6名患者均表現出胰島素分泌恢復、血糖控制改善、時間範圍改善、外源性胰島素使用減少或消除，並且在第90天后的評估期間完全沒有發生不良反應【2】。 
　　類器官是一項新興技術，與動物模型相比，類器官可以完全是人類細胞來源的；與人源器官相比，類器官更容易獲得，並且可以定向分化；與組織來源的原代細胞相比，類器官獨有的多細胞類型和三維培養模式，能夠更好地模擬體內的結構和功能【3】。

　　本篇文章基於Nature Communications 【4-5】和Cells 【6】發表的三篇文章，整理了人多能幹細胞（hPSC）來源的胰島樣類器官培養方案。該培養過程遵循發育原理，由hPSC 依次分化為定型內胚層（DE）、胰腺祖細胞（PP）、內分泌前體（EP）， 最終誘導發育為人胰島樣類器官（human Islet-like Organoid, hILO） 。

圖1.幹細胞生態位的組成[2]

細胞來源
hPSCs
培養試劑配方


一、hPSC培養
1. 將hPSC接種在Vitronectin包被的6孔板上，加入hPSC培養基進行擴增培養。
2. 傳代時加入Accutase，將hPSC消化成單細胞。
3. 用DPBS清洗兩次後，接種到用Vitronectin包被的12孔板中，接種密度為1.0 × 104個細胞/cm2。
4. 在傳代培養的第一天加入含10 mM Y-27632的hPSC培養基，之後用hPSC培養基換液。37℃，5% CO2培養48小時。
5. 用DPBS清洗兩次後，進入後續的分化步驟。
二、誘導形成胰島樣類器官
6. 每天按照對應的培養基換液，培養到第15天時細胞聚成懸浮的小球。
7. 繼續按照對應的培養基換液，37℃，5% CO2繼續培養至30天。


圖2.  流式和免疫螢光鑒定。hPSC誘導形成的DE、PF、PP和hILO能夠正常表達各自的標記物【4】。尺規，100 μm

可用於醫學研究的胰島樣類器官
　　隨著技術的不斷進步，胰島樣類器官的發育和功能越來越接近生理條件下的胰島組織，胰島樣類器官可以在某些場景下作為人類胰島的替代品。
長期以來，由於動物模型不能完全類比人的疾病特徵，糖尿病研究一直缺乏真實的疾病模型。基於幹細胞的胰島樣類器官忠實地模擬了胰島的發育過程【8】，並具有與天然胰島相似的形態結構和細胞組成。將基因編輯技術（如CRISPR/Cas9）和iPSC分化技術的結合，能夠通過操縱胰島樣類器官來研究正常和糖尿病人胰島的發育【9】、功能和病理機制，在促進藥物篩選和自體胰島移植方面具有巨大前景。


圖3. 胰島樣類器官在發育機制、疾病建模和個性化醫療中的應用前景【7】

Novoprotein自主研發生產並經過類器官培養驗證的低內毒素Activin A、FGF系列、HGF、R-Spondin 1、Noggin和Wnt3a等細胞因數，內毒素低至＜10EU/mg，具有高活性、高純度、高批間一致性，為類器官培養設計，已獲得市場認可，讓您研究放心！
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