《Science》发布:糖尿病,有可能会被治愈
圣路易斯华盛顿大学医学院的研究人员已将干细胞转化为产生胰岛素的细胞。他们使用CRISPR基因编辑工具纠正了导致糖尿病形式的缺陷,并将细胞植入小鼠体内以逆转动物体内的糖尿病。上图显示的是分泌胰岛素的β细胞(胰岛素是绿色的)的显微图像,β细胞是由Wolfram综合征患者的皮肤产生的干细胞制成的。
研究人员利用一种患有罕见的遗传性胰岛素依赖型糖尿病的患者(称为Wolfram综合征)的患者皮肤产生的诱导性多能干细胞,将人类干细胞转化为胰岛素产生细胞,并使用基因编辑工具CRISPR-Cas9进行校正导致该综合征的遗传缺陷。然后,他们将细胞植入实验室小鼠,并治愈了患有糖尿病的小鼠。
来自圣路易斯华盛顿大学医学院的研究人员的表明,CRISPR-Cas9技术有望用于治疗糖尿病,特别是由单一基因突变引起的形式,并且可能在一天之内有用。一些患有较常见糖尿病的患者,例如1型和2型。
该研究于4月22日在线发表在《科学转化医学》杂志上。
Wolfram综合征患者在儿童期或青春期发展为糖尿病人,并且马上就需要胰岛素进行疗法,每天需要多次注射胰岛素。大多数人会继续发展影响到视力和平衡以及其他问题,并且在许多患者中,该综合征导致患者早逝。
华盛顿大学医学与生物医学工程学副教授杰弗里·米尔曼(Jeffrey R. Millman)博士说:“这是CRISPR被首次用于修复导致患者糖尿病的遗传缺陷并成功逆转糖尿病。” “在这项研究中,我们使用了Wolfram综合征患者的细胞,因为从概念上讲,我们知道纠正由单个基因引起的缺陷会更容易。但是我们认为这是将基因疗法应用于更广泛的糖尿病患者的垫脚石。”
Wolfram综合症是由单个基因的突变引起的,为研究人员提供了一个机会来确定将干细胞技术与CRISPR结合使用以纠正遗传错误是否也可以纠正由突变引起的糖尿病。
几年前,米尔曼(Millman)和他的同事发现了如何将人类干细胞转化为胰腺β细胞。当这些细胞遇到血糖时,它们就会分泌胰岛素。最近,这些研究人员开发了一种新技术,可以更有效地将人类干细胞转化为能够更好地控制血糖的β细胞。
在这项研究中,他们采取了额外的步骤,从患者那里获得细胞,并对这些细胞使用CRISPR-Cas9基因编辑工具来纠正导致Wolfram综合征(WFS1)的基因突变。然后,研究人员将基因编辑的细胞与未经过CRISPR编辑的同一批干细胞中的胰岛素分泌β细胞进行了比较。
实验结果:
在实验中患有严重糖尿病的小鼠中,用CRISPR编辑的新生长的β细胞可以更有效地分泌胰岛素,糖尿病迅速消失,在监测了六个月后,动物的血糖水平均保持在正常范围内。
接受未经编辑的β细胞的动物仍患有糖尿病。他们新植入的β细胞可以产生胰岛素,但不足以逆转其糖尿病。
研究人员说,在未来,由干细胞制造β细胞的过程将变得更加容易。例如,科学家已经开发出较少侵入性的方法,从血液中诱导出多能干细胞,并且他们正在研究从尿液样本中提取干细胞。
Urano说:“将来,我们可能能够从患者身上吸收几毫升的尿液,制造出干细胞,然后我们可以将其生长为β细胞,并通过CRISPR纠正这些细胞中的突变,然后将它们移植回病人,并在我们的诊所治愈糖尿病。对糖尿病患者进行的基因检测将指导我们确定需要纠正的基因,这将导致个性化的再生基因治疗。”