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从患者身上提取的经过基因编辑的干细胞可以逆转小鼠的糖尿病

从患者身上提取的经过基因编辑的干细胞可以逆转小鼠的糖尿病

使用诱导多能干细胞产生的皮肤病人罕见,胰岛素依赖型糖尿病的遗传形式称为Wolfram综合症,研究人员改变了人类干细胞成胰岛素生产细胞和基因编辑工具使用CRISPR-Cas9纠正基因缺陷所引起的综合症。然后,他们将这些细胞植入实验室老鼠体内,治愈了这些老鼠的糖尿病。

结果,从圣路易斯华盛顿大学医学院的研究人员,建议CRISPR-Cas9技术将承诺作为治疗糖尿病,特别是形式由单个基因突变引起的,也可能是有用的一天,在一些更常见的形式的糖尿病患者,如1型和2型。

这项研究发表在4月22日的《科学转化医学》(Science Translational Medicine)杂志网络版上。

患有Wolfram综合征的患者在儿童或青少年时期会患上糖尿病,很快就需要胰岛素替代疗法,每天需要多次注射胰岛素。大多数人会发展出视力、平衡以及其他问题,在许多患者中,这种综合症会导致早死。

华盛顿大学医学和生物医学工程助理教授、资深研究员Jeffrey R. Millman博士说:“这是CRISPR第一次被用于治疗糖尿病患者的基因缺陷和成功逆转糖尿病。”“在这项研究中,我们使用了来自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更容易。但我们认为这是将基因疗法应用于更广泛的糖尿病患者群体的垫脚石。”

从患者身上提取的经过基因编辑的干细胞可以逆转小鼠的糖尿病

Wolfram综合征是由单个基因突变引起的,这为研究人员提供了一个机会,来确定将干细胞技术与CRISPR相结合来纠正基因错误是否也可以纠正由突变引起的糖尿病。

几年前,米尔曼和他的同事们发现了如何将人类干细胞转化为胰腺细胞。当这些细胞遇到血糖时,它们会分泌胰岛素。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细胞。

在这项研究中,他们采取了额外的步骤,从患者身上提取这些细胞,并在这些细胞上使用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过的细胞与来自同一批没有使用CRISPR编辑过的干细胞的分泌胰岛素的细胞相比较。

在试管和患有严重糖尿病的小鼠中,用CRISPR编辑的新生细胞更有效地分泌胰岛素以应对葡萄糖。在皮肤下植入crispr编辑细胞的小鼠中,糖尿病很快就消失了,在整个六个月的监测期间,小鼠的血糖水平都保持在正常范围内。接受未经编辑的细胞的动物仍然患有糖尿病。他们新植入的细胞可以产生胰岛素,但不足以逆转他们的糖尿病。

“我们基本上能够使用这些细胞来治愈这个问题,通过纠正这种突变来制造正常的细胞,”共同高级研究员、医学博士、医学博士、塞缪尔E.谢克特教授、病理学和免疫学教授乌拉诺说。“这是一个概念上的证明,证明纠正导致或导致糖尿病的基因缺陷——在这种情况下,在Wolfram综合征基因中——我们可以制造更有效控制血糖的细胞。也有可能通过纠正这些细胞的遗传缺陷,我们可以纠正Wolfram综合征患者所经历的其他问题,如视力障碍和神经退化。”

资料来源:华盛顿大学医学院

在未来,正确使用CRISPRβ细胞中的某些基因突变可以帮助患者糖尿病是多个基因和环境因素的结果,如1型、自身免疫过程造成的破坏β细胞,和2型,与肥胖密切相关和系统性的过程被称为胰岛素抵抗。

米尔曼说:“我们很高兴能够将这两种技术结合起来——从诱导性多能干细胞中培养β细胞,并使用CRISPR纠正基因缺陷。”“事实上,我们发现,经过修正的β细胞与来自未患糖尿病的健康人的干细胞的β细胞没有什么区别。”

研究人员说,未来,从干细胞中制造β细胞的过程应该会变得更容易。例如,科学家们已经开发出侵入性更小的方法,从血液中制造诱导多能干细胞,而且他们正在从尿液样本中培育干细胞。

“在未来,”Urano说,“我们可能会从病人身上取几毫升尿,制造干细胞,然后我们可以把这些干细胞培养成beta细胞,用CRISPR纠正这些细胞的突变,把它们移植回病人体内,在我们的诊所里治愈他们的糖尿病。”糖尿病患者的基因检测将指导我们识别应该纠正的基因,这将导致个性化的再生基因治疗。”

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