پیشرفت در تولید سلول های بتای دارای عملکرد از سلول های بنیادی پرتوان القایی به عنوان درمانی برای دیابت شیرین
تاریخ انتشار: جمعه 22 تیر 1397
| امتیاز:
دیابت شیرین، یکی از دلایل اصلی مرگ در سراسر دنیا است. فقدان و نارسایی عملکردی سلول های بتای پانکراسی که سلول های پارانشیمی موجود در جزایر لانگرهانس هستند موجب شروع و پیشرفت دیابت شیرین می شود. افزایش وقوع این اختلال متابولیکی، ایجاد استراتژی های موثر برای تولید سلول های بتای دارای عملکرد و برای درمان دیابت شیرین را الزامی می سازد. سلول های بنیادی پرتوان القایی انسانی(hiPSC)، با توجه به ظرفیت خودنوزایی و توانایی شان برای تمایز به سلول های بتا، پتانسیل درمان دیابت را دارا هستند. تکنولوژی iPSCها، ماده اولیه نامحدودی را برای تولید سلول های تمایز یافته برای کاربرد در طب بازساختی فراهم می آورد. در ایجاد پروتکل های کشت آزمایشگاهی که منجر به تولید سلول های اندودرم قطعی(سلول های پیش ساز اندودرم پانکراسی) و سلول های بتا از طریف استفاده از استراتژی های بازبرنامه ریزی و مکمل های فاکتور رشد مختلف نیز پیشرفت هایی صورت گرفته است. با این حال، این سلول های بتای تولید شده هنوز نابالغ هستند، مشخصه های عملکردی را ندارد و قابلیت اندکی در معکوس کردن دیابت دارند. روش های فعلی که برای تولید سلول های بتای دارای عملکرد و بالغ استفاده شده اند شامل استفاده از ریز و درشت مولکول ها برای تقویت بازبرنامه ریزی و قابلیت تمایزی، طراحی سیستم های کشت سه بعدی برای بهبود ویژگی های عملکردی و ناهمگونی سلول های تمایز یافته بوده است. این مقاله پیشرفت های اخیر در تولید سلول های بتای بالغ بوسیله بازبرنامه ریزی سلول های بنیادی به iPSCها و سپس برنامه ریزی آن ها به سلول های بتا را شرح می دهد. هم چنین این مطالعه نگاه عمیق تری به پروتکل های بازبرنامه ریزی فعلی و کارایی آن ها دارد و روی مکانیسم رویکردهای مبتنی بر مواد شیمیایی برای تولید iPSCها فوکوس می کند. علاوه براین، ما استراتژی های تمایزی اخیر که تاکنون هم در شرایط in vitro و هم در شرایط in vivo استفاده شده اند و چشم اندازهای آینده در تولید سلول های بتای بالغ را مورد تاکید قرار می دهیم.
Curr Drug Targets. 2018 Jun 4. doi: 10.2174/1389450119666180605112917. [Epub ahead of print]
Advances in generation of functional β-cells from induced pluripotent stem cells as a cure for diabetes mellitus.
Kalra K1, Chandrabose ST1, Ramasamy TS2, Kasim NHBA3.
Abstract
Diabetes mellitus is one of the leading cause for death worldwide. Loss and functional failure of pancreatic β-cells, the parenchyma cells in the islets of Langerhans onsets and progresses diabetes mellitus. The increasing incidence of this metabolic disorder necessitates efficient strategies to produce functional β-cells for treating diabetes mellitus. Human induced pluripotent stem cells (hiPSC), holds potential for treating diabetes owning to their self-renewal capacity and ability to differentiate into β-cells. iPSC technology also provides unlimited starting material to generate differentiated cells for regenerative applications. Progress has also been made in establishing in-vitro culture protocols to yield definitive endoderm, pancreatic endoderm progenitor cells and β-cells via different reprogramming strategies and growth factor supplementation. However, these generated β-cells are still immature, lack functional characteristics and exhibit lower capability in reversing the diseases conditions. Current methods employed to generate mature and functional β-cells include; use of small and large molecules to enhance the reprogramming and differentiation efficiency, 3D culture systems to improve the functional properties and heterogeneity of differentiated cells. This review details recent advancements in the generation of mature β-cells by reprogramming stem cells into iPSCs that is further programmed to β-cells. It also provides deeper insight of current reprogramming protocols and their efficacy, focusing on the underlying mechanism of chemical based approach to generate iPSCs. Furthermore, we have highlighted the recent differentiation strategies both in-vitro and in-vivo to date and the future prospects in generation of mature β-cells.
PMID: 29874998