研究者チームは、ヒト膵島の最初の血管新生オルガノイドモデルを開発しました。これは、糖尿病の進行細胞療法のさらなる発達につながる可能性があります。
糖尿病研究のための大きな前進において、マイキ・サンダー教授が率いる国際チーム、科学部長の科学部長 マックスデルブリュックセンター多能性幹細胞に由来するヒト膵島の最初の血管新生オルガノイドモデルを開発しました。で公開された研究 発達細胞膵臓の自然環境をより正確に模倣する高度なモデルの能力を紹介し、糖尿病の研究と細胞ベースの治療の開発のための新しい可能性を開きます。
糖尿病における膵島の重要性
膵島は、血糖値を調節するインスリン産生ベータ細胞を含む、膵臓内のホルモン分泌細胞のクラスターです。糖尿病患者、特に1型糖尿病の人では、これらの細胞が損傷または破壊され、インスリン産生の障害につながります。科学者は何年もの間、幹細胞由来の膵島オルガノイド（SC虹色）に依存して膵機能と疾患を研究してきました。しかし、これらのモデルのベータ細胞の未熟さであり、体内の実際の膵島の複雑な相互作用を再現できないことです。
サンダーのチームは、統合された血管を使用したSCイスレットオルガノイドを工学することにより、この課題を克服しました。ヒト内皮細胞（血管を形成する）と線維芽細胞（結合組織の作成に役立つ）を組み合わせることにより、チューブのような血管がSC島の周りに成長したオルガノイドを成功裏に作成しました。この血管ネットワークは、必須のシグナルと構造的サポートを提供し、ベータ細胞が成熟し、自然なカウンターパートのように機能するようになりました。
「私たちの結果は、膵島細胞機能をサポートする上での血管ネットワークの重要性を強調しています」とサンダーは言います。 「このモデルにより、膵臓の自然環境の複製に近づきます。これは、糖尿病の研究と新しい治療の開発に不可欠です。」
ベータ細胞の成熟に大きな影響を与えます
サンダーは、幹細胞生物学者とバイオエンジニアの献身的なチームによる5年間の厳密な実験を信じており、血管化された膵島の発達をサポートするための適切な「レシピ」を特定する前に、細胞タイプと培養条件のさまざまな組み合わせをテストしました。
血管化の影響は強かった。オルガノイドは、血管化されていない対応物よりもグルコースに反応してかなり多くのインスリンを分泌し、成熟ベータ細胞の割合が高いことを示しています。
さらなる調査により、この成熟の背後にある2つの重要なメカニズムが明らかになりました。
- 内皮細胞と線維芽細胞 構築するのを手伝ってください 細胞外マトリックス– 細胞の成長に不可欠なタンパク質と炭水化物のウェブ。
- 内皮細胞 また、分泌します 骨形成タンパク質（BMP）– ベータ細胞の発達を刺激する分子。
研究者は、血管新生幹細胞島を栽培するための適切な条件を考案しました。この画像は、膵島（青）のインスリン産生細胞（緑）の周りにしっかりと巻かれた血管（赤）を示しています。画像クレジット：サンダーラボ
マイクロ流体でモデルを強化します
生理学的リアリズムをさらに向上させるために、チームは血管化されたオルガノイドをマイクロ流体デバイスに統合しました。これは、血管豊富な液体を血管ネットワークを介してポンピングすることで血流を模倣しています。この複雑さの追加層は、ベータ細胞の成熟をさらに高めました。
「グラデーションを見つけました」とサンダーは説明します。 「非血管化オルガノイドには、最も未熟な細胞があり、血管化により成熟した割合が高く、血管を通って栄養流を導入するとさらに成熟しました。」
現実世界の可能性：前臨床モデルでの成功
最終検査は糖尿病マウスで行われました。血管化されたsc虹をグラフトしたマウスは、より多くのインスリンを生成し、非血管化移植片を受けたものよりも良い結果をもたらしました。一部のマウスは、移植後19週間後に糖尿病の兆候を示さず、将来の細胞療法に対する血管化されたSC虹の約束を強調しています。
1型糖尿病のより良いモデルに向けて
Sanderのチームは現在、血管化されたSC-Isletオルガノイドモデルを使用して、体の免疫系がベータ細胞を攻撃して破壊する1型糖尿病を研究する予定です。 1型糖尿病患者から血管新生オルガノイドを作成し、免疫細胞をシステムに導入することにより、研究者は免疫細胞がどのようにベータ細胞を標的とし、この自己免疫攻撃を防止または逆転させる新しい戦略を探求することを望んでいます。
「私たちのアプローチは、膵島細胞機能のより現実的なモデルを提供し、将来より良い治療を開発するのに役立つ可能性があります」とサンダーは言います。
このブレークスルーは、より正確な疾患モデリング、糖尿病の病因のより良い理解、および世界中の糖尿病との何百万人もの人々に新たな希望をもたらす高度な細胞療法の開発につながる可能性があります。
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#血管化された幹細胞オルガノイドは糖尿病療法を前進させます
2025-05-28 07:32:00