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一个基因就可使肝脏转化为胰腺?
【字体: 大 中 小 】 时间:2003年01月24日 来源:
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[生物通讯]一项青蛙研究暗示,有一天糖尿病患者的肝脏部分或许可以转化为胰腺组织以重新产生健康的胰岛素细胞,这样糖尿病患者的身体就能够正确储存营养了。
英国研究人员已在实验室中使蝌蚪利用肝脏细胞长出胰腺组织,然后又将人类肝细胞转化为胰腺细胞。
“这仅仅是第一步。”该研究的领导人、Bath大学的Marko Horb说。“下一步将要证明这些细胞是有功能的。然后我们还必需证明我们能够治愈糖尿病小鼠模型,最终才能检验这种方法在人体中的工作状况如何。”全世界有1亿5千万糖尿病患者。
在胚胎发育期间,肝脏和胰腺细胞是由相似的、临近组织产生的。在小鼠和人类中,Pdx1基因是胰腺形成所必需的。它编码的蛋白质指挥着细胞中的其它蛋白--从某种意义上说,该蛋白决定着细胞的身份。
“我们认为如果我们能够找到胰腺的总开关基因,然后通过某种方法将其运送到肝脏细胞中,就能够将肝脏转变为胰腺。”Horb 解释说。因此我们将一个活化的Pdx1基因导入青蛙胚胎中。结果,含有这个基因的肝细胞转变为胰腺细胞。在一些蝌蚪中,整个肝脏都转变为胰腺了;而其它蝌蚪只有少数肝细胞发生转变。
在培养皿中用成体人类肝细胞进行试验,也出现了同样的结果。转移分化的组织似乎保持稳定,至少就研究人员检验的这段时间内而言是这样:蝌蚪两周、成体人类细胞7天。
转化的组织分泌了胰腺的主要产物--胰岛素、胰高糖素(Glucagon)和淀粉酶。现在,这个研究小组正计划检查转化的组织是否是响应适当的信号来正确产生这些物质,如对葡萄糖做出反应,产生胰岛素等。
其它研究人员对这项研究印象深刻但保持谨慎态度。“我们担心这个有趣的“基因总开关”在生命后期会被天然激活--这可能具有致癌的潜力。”美国田纳西州Vanderbilt 大学医学中心从事胰腺发育研究的Chris Wright 说道。控制胰岛素产生细胞的转化数量也十分关键,他补充说。
但Wright称赞了研究小组这个技术的聪明。他们将几个DNA片段与Pdx1连接到一起来诱导肝细胞转换身份。他们将一个肝脏特异的启动子连接到Pdx1上,附着一个来自单纯疱疹病毒的通用活化因子、又捕捉一个编码绿色荧光蛋白的基因来显示导入了这个DNA链的细胞。
“专门设计转录因子来诱导特殊干细胞转化为器官的注意真是妙极了。”Wright说。单纯疱疹病毒的通用活化因子对于胚胎干细胞研究人员而言可谓一条“梦幻般”的捷径。
Horb指出,肝脏特异的启动子起到了一旦组织转化为胰腺就自动关闭该基因的阀门作用--理论上,使这个基因再度活化是不可能的。
参考文献:Horb, M.E., Shen, C.-N., Tosh, D. & Slack, J.M.W. Experimental conversion of liver to pancreas. Current Biology, 13, 105 - 115, (2003).
参考文献:生物通编译自NATURE