“至今還記得第一只糖尿病小鼠（細(xì)胞移植后）血糖恢復(fù)至正常水平的那天，現(xiàn)在依然能感受到當(dāng)時(shí)的激動(dòng)?；仡欓_(kāi)展體內(nèi)實(shí)驗(yàn)的那兩三年，可以用‘山重水復(fù)疑無(wú)路，柳暗花明又一村’來(lái)形容。論文發(fā)表后，一些糖尿病患者及其家屬來(lái)信鼓勵(lì)我們，這應(yīng)該就是我們無(wú)數(shù)次失敗后依然堅(jiān)持的原因，以及在面對(duì)困難的日子里繼續(xù)努力的動(dòng)力。未來(lái)會(huì)進(jìn)一步優(yōu)化該系統(tǒng)，全力推進(jìn)其臨床轉(zhuǎn)化，希望盡早造福龐大的糖尿病患者群體。”浙江大學(xué)生命科學(xué)研究院祝賽勇研究員表示。

浙大團(tuán)隊(duì)發(fā)明人胰島細(xì)胞及胰島類(lèi)器官新技術(shù)，胰島前體細(xì)胞純度高達(dá)90%以上，并且具有生理功能-肽度TIMEDOO圖 | 祝賽勇（來(lái)源：祝賽勇）
近日，他和團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種干細(xì)胞分化人胰島細(xì)胞及胰島類(lèi)器官新技術(shù)，相關(guān)論文以《人可擴(kuò)增胰島前體細(xì)胞衍生的 β 細(xì)胞改善糖尿病》（Human expandable pancreatic progenitor–derived β cells ameliorate diabetes）為題，發(fā)表在?Science Advances?上 [1]。
浙大團(tuán)隊(duì)發(fā)明人胰島細(xì)胞及胰島類(lèi)器官新技術(shù)，胰島前體細(xì)胞純度高達(dá)90%以上，并且具有生理功能-肽度TIMEDOO
圖 | 相關(guān)論文（來(lái)源：Science Advances）

胰腺分化系統(tǒng)此前曾面臨“三座大山”

浙大團(tuán)隊(duì)發(fā)明人胰島細(xì)胞及胰島類(lèi)器官新技術(shù)，胰島前體細(xì)胞純度高達(dá)90%以上，并且具有生理功能-肽度TIMEDOO
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胰島移植是糖尿病治療中一個(gè)非常有前景的療法，目前人胰島的供體來(lái)源主要是遺體捐贈(zèng)，供體非常短缺且存在免疫排斥，這極大限制著細(xì)胞療法在臨床中的推廣和普及。由于人多能干細(xì)胞具備較強(qiáng)的自我增殖和分化潛能，因此在細(xì)胞治療中展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景。

人多能干細(xì)胞向胰腺分化這一研究領(lǐng)域，雖然“年輕”但卻發(fā)展迅速。2001 年，科學(xué)家首次報(bào)道人多能干細(xì)胞可以自發(fā)隨機(jī)分化獲得類(lèi)胰島 β 細(xì)胞，但是這種干細(xì)胞的隨機(jī)分化過(guò)程并不可控，而且效率非常低。不過(guò)，這一研究也提示科學(xué)家們可以利用干細(xì)胞來(lái)定向獲得胰島 β 細(xì)胞。

到 2006 年，科學(xué)家凱文·阿穆?tīng)枺↘evin A. D’Amour）等人首次報(bào)道了一個(gè)“五步分化法”：通過(guò)誘導(dǎo)人多能干細(xì)胞分化獲得產(chǎn)生胰島素的內(nèi)分泌細(xì)胞。此后，該領(lǐng)域進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)代，研究者們通過(guò)不斷優(yōu)化分化方法，來(lái)提高獲得胰島 β 細(xì)胞的效率及其生理功能。

尤其是在 2014-2015 年，哈佛大學(xué)教授道格拉斯 A. 梅爾頓（Douglas A. Melton）、哥倫比亞大學(xué)教授蒂莫西·基弗（Timothy Kieffer）和加州大學(xué)教授馬蒂亞斯·赫布羅克（Matthias Hebrok）等團(tuán)隊(duì)，也公布了胰島 β 細(xì)胞誘導(dǎo)方法，這對(duì)胰腺分化領(lǐng)域起到了巨大推動(dòng)作用。最近幾年，胰腺分化領(lǐng)域也有許多不錯(cuò)的研究進(jìn)展。

但是，即便有這些前期研究，胰腺分化系統(tǒng)仍然非常具有挑戰(zhàn)性，主要體現(xiàn)在操作難度大、分化時(shí)間長(zhǎng)、體系穩(wěn)定性相對(duì)較低等三方面。這給藥物開(kāi)發(fā)和科學(xué)研究，都帶來(lái)很大挑戰(zhàn)和困難。

有意思的是，在干細(xì)胞向胰島 β 細(xì)胞的分化過(guò)程中，會(huì)經(jīng)歷一個(gè)胰島前體細(xì)胞階段（Pancreatic progenitor, PP），這一階段的細(xì)胞具備自我更新和增殖能力。如果能將分化獲得的人胰島前體細(xì)胞在體外培養(yǎng)擴(kuò)增，形成一個(gè)細(xì)胞系，就可以簡(jiǎn)化分化過(guò)程、降低分化難度，進(jìn)而縮短分化時(shí)間，最終讓胰腺分化過(guò)程更加可控和穩(wěn)定。

之前，并沒(méi)有一個(gè)能夠既穩(wěn)定、又能長(zhǎng)期培養(yǎng)干細(xì)胞來(lái)源的人胰島前體細(xì)胞的體系?；诖?，祝賽勇和團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了上述研究。

浙大團(tuán)隊(duì)發(fā)明人胰島細(xì)胞及胰島類(lèi)器官新技術(shù)，胰島前體細(xì)胞純度高達(dá)90%以上，并且具有生理功能-肽度TIMEDOO
（來(lái)源：Science Advances）
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純度高達(dá) 90%，還可傳至 35 代以上

浙大團(tuán)隊(duì)發(fā)明人胰島細(xì)胞及胰島類(lèi)器官新技術(shù)，胰島前體細(xì)胞純度高達(dá)90%以上，并且具有生理功能-肽度TIMEDOO
該工作利用祝賽勇團(tuán)隊(duì)擅長(zhǎng)的化學(xué)小分子篩選技術(shù)，發(fā)現(xiàn)了 I-BET151 這一小分子可以促進(jìn)胰島前體細(xì)胞的培養(yǎng)和擴(kuò)增。將胰島前體細(xì)胞加入包含該小分子的培養(yǎng)基中，前者的純度高達(dá) 90% 以上，不僅能穩(wěn)定地凍存和復(fù)蘇，還能在傳至 35 代以上依然維持前體細(xì)胞特性和分化能力。祝賽勇團(tuán)隊(duì)將這些擴(kuò)增出來(lái)的人胰島前體細(xì)胞命名為可擴(kuò)增胰島前體細(xì)胞（expandable pancreatic progenitor, ePP）。這些 ePP 細(xì)胞可以高效地分化為具有生理功能的人胰島 β 細(xì)胞。

“并且，非常驚喜的是將人胰島 β 細(xì)胞移植到糖尿病小鼠體內(nèi)，可以快速改善小鼠的糖尿病癥狀。因此，我們的工作首次建立了一種人胰島前體細(xì)胞長(zhǎng)期、穩(wěn)定培養(yǎng)的體系，可以幫助大規(guī)模長(zhǎng)期擴(kuò)增 ePP 細(xì)胞，而且獲得的 ePP 細(xì)胞可以高效分化為具有生理功能的胰島 β 細(xì)胞，在細(xì)胞療法、疾病模型、藥物篩選和基礎(chǔ)研究等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。”他說(shuō)。

浙大團(tuán)隊(duì)發(fā)明人胰島細(xì)胞及胰島類(lèi)器官新技術(shù)，胰島前體細(xì)胞純度高達(dá)90%以上，并且具有生理功能-肽度TIMEDOO
（來(lái)源：Science Advances）
在將論文投稿到?Science Advances?后，編輯部第二天就送審。隨后，三位審稿人的意見(jiàn)反饋回來(lái)，整體都非常積極。有一位審稿人認(rèn)為該研究非常有趣，并且將給糖尿病領(lǐng)域帶來(lái)重要影響。此外，對(duì)方還點(diǎn)贊了文章數(shù)據(jù)，認(rèn)為呈現(xiàn)得非常有條理和專(zhuān)業(yè)。還有一位審稿人用“l(fā)eapfrog”來(lái)形容，他/她認(rèn)為該工作對(duì)整個(gè)領(lǐng)域來(lái)說(shuō)是一種飛躍，跨過(guò)昂貴、冗長(zhǎng)的干細(xì)胞分化環(huán)節(jié)，而是從更接近胰島 β 細(xì)胞的前體細(xì)胞進(jìn)行分化，實(shí)驗(yàn)操作也更簡(jiǎn)便，達(dá)到了非常好的分化效果，所展示的體內(nèi)功能也令人印象深刻。

兩月左右發(fā)現(xiàn)小分子，體內(nèi)實(shí)驗(yàn)卻耗時(shí)兩年之久
浙大團(tuán)隊(duì)發(fā)明人胰島細(xì)胞及胰島類(lèi)器官新技術(shù)，胰島前體細(xì)胞純度高達(dá)90%以上，并且具有生理功能-肽度TIMEDOO
事實(shí)上，早在祝賽勇研究員做博后期間，他就對(duì)胰腺分化方向非常感興趣，并且取得了一系列重要研究成果。因此，2015 年底回國(guó)成立自己的實(shí)驗(yàn)室之后，他毫不猶豫地把胰腺分化這一非常具有臨床應(yīng)用前景的方向作為首個(gè)課題。
浙大團(tuán)隊(duì)發(fā)明人胰島細(xì)胞及胰島類(lèi)器官新技術(shù)，胰島前體細(xì)胞純度高達(dá)90%以上，并且具有生理功能-肽度TIMEDOO
（來(lái)源：Science Advances）
立項(xiàng)之初，他計(jì)劃先在實(shí)驗(yàn)室建立干細(xì)胞向胰島 β 細(xì)胞的分化體系，但是當(dāng)時(shí)進(jìn)展并不順利，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)也感覺(jué)挑戰(zhàn)度很大，獲得的胰島 β 細(xì)胞效率很低。為解決這一問(wèn)題，祝賽勇團(tuán)隊(duì)及時(shí)改變策略，計(jì)劃先將胰島前體細(xì)胞擴(kuò)增培養(yǎng)起來(lái)，之后再分化到胰島 β 細(xì)胞。

但是，按起葫蘆起來(lái)瓢，第二個(gè)問(wèn)題接踵而至：當(dāng)時(shí)并沒(méi)有適合培養(yǎng)干細(xì)胞來(lái)源的人胰島前體細(xì)胞的體系。因此，實(shí)驗(yàn)室第一個(gè)學(xué)生馬曉潔從化學(xué)小分子篩選入手，希望借此找到好用的化合物，從而建立合適的人胰島前體細(xì)胞培養(yǎng)體系。幸運(yùn)的是，后面僅用兩個(gè)月，他們就發(fā)現(xiàn)了 I-BET151 這個(gè)小分子具有顯著的效果。通過(guò)反復(fù)驗(yàn)證，最終確定了此次論文的人胰島前體細(xì)胞的培養(yǎng)條件。隨后，在對(duì) ePP 細(xì)胞完成體外功能鑒定之后，開(kāi)始進(jìn)行小鼠體內(nèi)實(shí)驗(yàn)。然而，體內(nèi)實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展并不順利，耗時(shí)兩年多之久，占據(jù)整個(gè)課題超過(guò)一半的人力物力。
浙大團(tuán)隊(duì)發(fā)明人胰島細(xì)胞及胰島類(lèi)器官新技術(shù)，胰島前體細(xì)胞純度高達(dá)90%以上，并且具有生理功能-肽度TIMEDOO
（來(lái)源：Science Advances）
由于各種原因，做完移植手術(shù)的免疫缺陷小鼠非常難以存活。如果小鼠不能存活，就不能長(zhǎng)期追蹤細(xì)胞在體內(nèi)的生理功能。但是，如果換成具有一定免疫力的小鼠，移植的細(xì)胞就會(huì)被免疫排斥。當(dāng)時(shí)，祝賽勇團(tuán)隊(duì)試遍所有方法，做了一年多仍然收獲甚微。

他說(shuō)：“曾經(jīng)一度非常沮喪，也想過(guò)是不是要放棄體內(nèi)實(shí)驗(yàn)的部分。盡管有一百次想要放棄，還是會(huì)有一百零一次想要再堅(jiān)持一下。后來(lái)，領(lǐng)域內(nèi)陸續(xù)發(fā)表的工作和一些朋友的建議給了我們很多指引和幫助，就這樣站在巨人的肩膀上，我們陸續(xù)解決了困擾的問(wèn)題，也收獲了巨大的成就感和喜悅。最后，在整個(gè)團(tuán)隊(duì)齊心協(xié)力和不懈堅(jiān)持下，相關(guān)體內(nèi)實(shí)驗(yàn)證明 ePP 分化獲得的胰島 β 細(xì)胞，在小鼠體內(nèi)可以改善糖尿病癥狀?！?
浙大團(tuán)隊(duì)發(fā)明人胰島細(xì)胞及胰島類(lèi)器官新技術(shù)，胰島前體細(xì)胞純度高達(dá)90%以上，并且具有生理功能-肽度TIMEDOO圖 | 祝賽勇團(tuán)隊(duì)（來(lái)源：祝賽勇）
在應(yīng)用前景上祝賽勇表示：首先，由于 ePP 細(xì)胞培養(yǎng)和擴(kuò)增非常高效，可以進(jìn)行 2D 和 3D 培養(yǎng)和分化，這為開(kāi)展藥物篩選提供了有利條件，比如可以結(jié)合干細(xì)胞和基因編輯技術(shù)來(lái)構(gòu)建糖尿病相關(guān)的疾病模型，利用 ePP 系統(tǒng)篩選潛在的治療糖尿病的新型藥物；其次，ePP 細(xì)胞作為人胰腺細(xì)胞，也可作為測(cè)試藥物的細(xì)胞工具；最后，ePP 分化胰島 β 細(xì)胞的過(guò)程不僅高效而且可控，可給細(xì)胞治療提供潛在的無(wú)限細(xì)胞來(lái)源。

后續(xù)，他和團(tuán)隊(duì)準(zhǔn)備利用 ePP 系統(tǒng)構(gòu)建糖尿病相關(guān)的疾病模型，研究其致病機(jī)理，并通過(guò)化學(xué)小分子篩選來(lái)尋找新型藥物。此外，還打算利用 ePP 系統(tǒng)來(lái)篩選促進(jìn)胰島 β 細(xì)胞功能成熟的小分子化合物，不斷提高獲得的胰島 β 細(xì)胞的生理功能，促進(jìn)胰島再生領(lǐng)域的發(fā)展。

來(lái)源：麻省理工科技評(píng)論