CRISPR校正DNA后,从新生儿糖尿病患者身上提取的细胞能够产生胰岛素。图片来自哥伦比亚大学Dieter Egli

CRISPR,干细胞和新生儿糖尿病

新生儿很少会得糖尿病,但即使他们得糖尿病,也几乎总是由单个基因的突变引起的,该基因阻止胰腺细胞分泌胰岛素。

哥伦比亚大学的科学家在一项新的原理证明研究中表明,将crispr(一种基因编辑技术)和干细胞技术相结合,可以用功能完全的胰岛素生产细胞替代这些缺陷细胞。这一发现还可能有助于研究人员开发用于1型糖尿病患者的干细胞疗法。1型糖尿病是一种自身免疫性疾病,在美国约有125万人受到影响。

这项研究发表于12月11日干细胞的报道,是由迪特尔•艾格力博士他是哥伦比亚大学瓦格洛斯内科和外科医学院儿科迈蒙尼德发育细胞生物学助理教授。

CRISPRed细胞产生胰岛素

为了制造这种细胞,研究人员从一个患有单基因型新生儿糖尿病的人身上取出了一些皮肤细胞。研究人员将皮肤细胞转化为干细胞,并使用CRISPR来修复突变。然后,他们诱导这些干细胞产生胰岛素细胞。

当这些CRISPRed细胞被移植到糖尿病小鼠体内时,它们会产生胰岛素,并能够控制动物的血糖。

新生儿糖尿病患者未校正细胞与CRISPR后细胞的比较
来自新生儿糖尿病患者的细胞:未矫正(左)和CRISPR后的细胞(右)。图片:Dieter Egli/哥伦比亚大学瓦格洛斯内科和外科医学院。

治疗新生儿糖尿病的潜力

当研究人员能够将这些细胞移植到人类患者身上时,对这些细胞的真正考验才会到来。这还需要一段时间,因为CRISPR可以改变细胞中的其他基因,而移植的细胞可以形成肿瘤。

但是,与1型糖尿病不同的是,由于免疫系统与单基因糖尿病无关,所以在细胞被移植后,就不需要保护细胞免受免疫攻击。

Dieter Egli,哥伦比亚大学
迪特尔•艾格力博士学位。照片由Dieter Egli提供。

对于Egli来说,这意味着单基因糖尿病患者可能是最适合进行患者源性干细胞治疗糖尿病的初始临床试验的。

“一些单基因糖尿病看起来很像1型糖尿病;这两种类型的患者都需要注射胰岛素才能存活。“但对于这种单基因患者,我们可能不需要解决自身免疫问题,这应该会使优化细胞移植程序变得更容易。”

CRISPRed干细胞可能是1型糖尿病细胞移植的垫脚石,但对单基因糖尿病患者的益处也不应被忽视。“单基因糖尿病约占糖尿病患者的1%到5%,所以它并不像看起来那么罕见,”Egli说。

参考文献

更多的信息

Dieter Egli还是哥伦比亚大学瓦格洛斯内科和外科医学院妇产科的助理教授,哥伦比亚干细胞倡议和Naomi Berrie糖尿病中心的成员。

12月11日发表在《干细胞报告》(Stem Cell Reports)上的这项研究题为“胰岛素位点基因编辑导致新生儿糖尿病突变后β细胞替换”。

其他作者:Ma Shuangyu(哥伦比亚大学欧文医学中心),Ryan Viola (CUIMC), Lina Sui (CUIMC), Valentino Cherubini(意大利安科纳的Salesi医院),和Fabrizio Barbetti (Bambino Gesù儿童医院,意大利罗马)。

本研究得到了美国糖尿病协会(no . 1-16-ICTS-029)、意大利卫生部(PE-2011-02350284)、Russell Berrie基金会糖尿病细胞疗法项目和国家留学基金委奖学金的支持。