來自「腰內肉」的糖尿病救星? 幹細胞重組胰島β細胞

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現代人飲食精緻化,但運動的時間卻沒有增加,導致血糖過高的人數持續攀升,糖尿病也成了不可忽視的現代文明病之一,傳統的胰島素療法將不再是糖尿病患者的唯一救星。科學家們為克服傳統胰島素療法所帶來的缺失,改由人體腹部的脂肪組織抽取幹細胞,透過複雜的程序培養成製造胰島素的β細胞,希望能有效提升糖尿病的治療。

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世界衛生組織(WHO)在今年4月6日發布《糖尿病全球報告》,指出2014年全球有4.22億人罹患糖尿病,幾乎是1980年糖尿病患者的4倍(註1),且糖尿病在2012年造成150萬人死亡,由血糖過高引發的心血管和其他疾病的死亡人數也有220萬人。現代人飲食精緻化,但運動的時間卻沒有增加,導致血糖過高的人數持續攀升,糖尿病也成了不可忽視的現代文明病之一。而對付糖尿病的絕佳利器就是胰島素,現在科學家們為克服傳統胰島素療法所帶來的缺失,改由人體腹部的脂肪組織抽取幹細胞,透過複雜的程序培養成製造胰島素的β細胞,希望能有效提升糖尿病的治療。

扮演血糖控制的重要角色:β細胞

胰臟內部有五種特殊的細胞,其中,β細胞數量最多(佔60-80%),是主要分泌胰島素的細胞,也是人體控制血糖的大功臣。而糖尿病分為兩種類型,第一型是體內的免疫系統會攻擊和損毀β細胞,使其無法正常運作;第二型則是身體長期處於高血糖狀態,導致β細胞疲乏,無法產生足夠的胰島素來抑制血糖,通常和體重過重、缺乏運動或身體長期發炎等因素有關,全球罹患糖尿病的人絕大多數也是屬於這一型。

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圖/胰島素

幹細胞重組成胰島β細胞 更有效率的糖尿病治療 ?

過去,糖尿病治療是藉由胰臟移植和胰島移植來提供新的胰島細胞,但由於捐贈胰臟來源不足,術後更有所謂的排斥問題,需要接受免疫抑制劑,治療風險較高。後來,科學家們轉而研究β細胞的再生潛能。最近,瑞士蘇黎世聯邦理工學院(ETH)研究團隊,從一位50歲受試者腹部的脂肪組織,萃取出幹細胞,並用高複雜性的合成生物學原理,將之重組成β細胞。在實驗過程中,科學家們透過化學物質和蛋白質來控制幹細胞的變化,他們發現Ngn3、Pdx1以及MafA三個生長因子的出現時機和濃度,是扮演整個重組過程的成敗關鍵。

ETH的資深研究員Martin Fussenegger表示「重組過程中,如何在對時間點調整這些因子的數量是非常困難的」不過,相較於以前透過捐贈胰臟來培養β細胞再植入病人體內,卻引起排斥反應的治療方式,Martin Fussenegger表示「若由病患自己體內的脂肪組織所提煉出來的β細胞,反而不會有排斥的問題。」這也是科學家們努力的方向,希望在未來能從糖尿病患者的體內直接培養出β細胞,成功對抗糖尿病。雖然目前由人工培養出來的β細胞,其胰島素的產量仍沒有天然的β細胞多,但是培養出β細胞的成功過程,已是合成生物學上的一大突破,未來科學家們希望能提升人造β細胞的胰島素產量,造福更多糖尿病患者。

註1:WHO統計資料顯示,1980年全球的糖尿病患者人數為1.08億人。

參考文獻:
http://www.genengnews.com/gen-news-highlights/a-new-use-for-love-handles-insulin-producing-beta-cells/81252612/
WHO的糖尿病統計報告:http://www.who.int/diabetes/global-report/en/
糖尿病介紹:https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%B3%96%E5%B0%BF%E7%97%85
β細胞的介紹:http://www.diabetes.co.uk/body/beta-cells.html

圖片來源:
https://www.ethz.ch/de/news-und-veranstaltungen/eth-news/news/2015/05/micro-rna-200.html
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%83%B0%E5%B2%9B%E7%B4%A0

本文授權轉載自:
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