Douglas Melton與其他患者一樣，在焦急地等待著治療糖尿病的方法。他的兒子在嬰兒時期就患上了糖尿病，女兒在14歲時也確診患有該病。在過去20年中，這位美國哈佛大學(xué)干細(xì)胞研究所的發(fā)育生物學(xué)家一直致力于尋找攻克糖尿病的方法。

　　近日，他和同事報(bào)告了邁向該目標(biāo)的重要一步：將人體干細(xì)胞轉(zhuǎn)變成功能性胰腺β細(xì)胞——在Melton的兒子和女兒等Ⅰ型糖尿病患者體內(nèi)，這類細(xì)胞被自身免疫系統(tǒng)攻擊所破壞。該研究小組制造的細(xì)胞能通過產(chǎn)生胰島素響應(yīng)葡萄糖，就跟正常的β細(xì)胞一樣。小鼠實(shí)驗(yàn)表明，這些細(xì)胞能夠治愈Ⅰ型糖尿病。

　　“糖尿病研究界已經(jīng)等待這種突破許多年。”英國帝國理工學(xué)院β細(xì)胞遺傳學(xué)家Jorge Ferrer說。這種實(shí)驗(yàn)室制備的細(xì)胞將成為研究糖尿病的有力工具，并且Melton希望它最終能夠被用于治療糖尿病患者。

　　胰腺能控制人體的血糖水平，并通過分泌胰島素響應(yīng)葡萄糖的增加。對于Ⅰ型糖尿病患者而言，出于未知原因，身體的免疫系統(tǒng)會錯誤地殺死β細(xì)胞，于是體內(nèi)不再有胰島素。患者就需要注射一定劑量的胰島素控制病情。但是要達(dá)到健康胰島分泌的精確胰島素的劑量非常困難，因此數(shù)十年來研究人員希望找到方法取代這些丟失的細(xì)胞。

　　1998年，科學(xué)家分離出人體胚胎干（ES）細(xì)胞，前景開始明朗。ES細(xì)胞是多能性的，這意味著它們在理論上能衍化成任何種類的細(xì)胞類型，其中包括β細(xì)胞。確實(shí)，研究人員嘗試的第一件事就是利用ES細(xì)胞制備β細(xì)胞。之后，他們嘗試了所謂的誘導(dǎo)多能干（iPS）細(xì)胞——通過將成體細(xì)胞改編為胚胎樣細(xì)胞。無論如何，“這被證明是一個非常復(fù)雜的任務(wù)。”美國田納西州范德堡大學(xué)胰腺發(fā)育學(xué)家Mark Magnuson說。

　　許多研究小組都將干細(xì)胞轉(zhuǎn)化成β細(xì)胞前體，當(dāng)被置于實(shí)驗(yàn)動物體內(nèi)后，這些細(xì)胞便會成熟。但是，它們需要6周時間才能變成完善的功能性β細(xì)胞，并且它們很難在體外被加以研究。

　　近日，Melton及其同事在《細(xì)胞》雜志上報(bào)告了一個復(fù)雜的方法，能將人體ES細(xì)胞或iPS細(xì)胞直接轉(zhuǎn)化成功能性β細(xì)胞。這一突破建立在Melton實(shí)驗(yàn)室10多年艱苦攻關(guān)的基礎(chǔ)上。他和同事煞費(fèi)苦心地對指導(dǎo)胰腺發(fā)育的各種信號進(jìn)行了研究，并將自己和同行的發(fā)現(xiàn)用于開發(fā)新方法。“沒有奇跡。如果不是應(yīng)用了這么多的發(fā)育生物學(xué)理論，就不會有發(fā)現(xiàn)。”Melton說。

　　Melton補(bǔ)充道，該方法“是可復(fù)制的，但也是乏味的”。干細(xì)胞被加入到燒瓶中，并且需要5種不同的生長介質(zhì)和11個分子要素，進(jìn)而按照精確的組合添加，35天后就會變成β細(xì)胞。Melton提到，好的一方面是，該技術(shù)能在一只500毫升的燒瓶里制造2億個β細(xì)胞——理論上足以治愈一位患者。Melton說，該方法似乎同樣適用于ES細(xì)胞和iPS細(xì)胞系。

在這些細(xì)胞能被用于治療Ⅰ型糖尿病之前，研究人員需要找出方法保護(hù)它們免受免疫排斥。觸發(fā)該疾病的相同自身免疫應(yīng)答也可能攻擊衍生自患者自身iPS細(xì)胞的新β細(xì)胞，而且正常的免疫反應(yīng)將破壞ES細(xì)胞衍生的β細(xì)胞——它們似乎像外來者。（通過移植身故器官捐贈者的β細(xì)胞治療Ⅰ型糖尿病的努力也面臨挑戰(zhàn)。）Melton和同事正在探索在生理上封裝干細(xì)胞衍生的β細(xì)胞的方法以及如何修正β細(xì)胞以確保它們避開免疫攻擊。

　　同時，這些細(xì)胞將幫助研究Ⅰ型和Ⅱ型糖尿病。在Ⅱ型糖尿病中，β細(xì)胞依然存在，但無法滿足身體的胰島素需求。Ferrer提到，該技術(shù)“可能為創(chuàng)建用于研究糖尿病基因基礎(chǔ)的模型系統(tǒng)提供方法，或有助于發(fā)現(xiàn)新療法加強(qiáng)β細(xì)胞的存在”。例如，使用取自Ⅰ型、Ⅱ型糖尿病患者和健康對照組體內(nèi)的iPS細(xì)胞系，Melton的實(shí)驗(yàn)室制備了β細(xì)胞用于尋找其中的不同。他們還對能阻止甚至逆轉(zhuǎn)糖尿病對β細(xì)胞損傷的化學(xué)品進(jìn)行了篩查。

　　Melton表示，他的兒子和女兒——如今23歲和27歲——對這些新進(jìn)步十分欣喜，但并不驚訝。甚至反轉(zhuǎn)了父子的角色——他們溫柔地叮囑他“準(zhǔn)備解決免疫排斥問題”。