基因與干細胞研究助推糖尿病治療
據(jù)中國醫(yī)藥報訊 記者靖九江報道 2009年2月19日,由蘇格蘭國際發(fā)展局和復旦大學主辦、上海新生源醫(yī)藥研究有限公司和山東綠葉制藥有限公司協(xié)辦的中國-蘇格蘭糖尿病研究合作論壇在上海召開。來自中國和蘇格蘭的糖尿病專家在本次論壇上共同探討了胚胎干細胞在糖尿病治療中的應用、基因組科學的支持應用等目前國際糖尿病研究領(lǐng)域最前沿的的課題。
世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計顯示,目前全球有超過2.4億糖尿病病人。預計到2025年,糖尿病全球患病人數(shù)將超過3.8億。作為一種非傳染性疾病,糖尿病對人類健康和社會經(jīng)濟的威脅已經(jīng)與第一大傳染病艾滋病相當。由國際糖尿病聯(lián)盟(IDF)公布的另一項數(shù)據(jù)指出,中國目前有5000萬人罹患糖尿病,并且以每年10%的速度增長。按此速度,預計在2025年至2050年期間,中國的糖尿病發(fā)病率將超過10%,達到與發(fā)達國家相同的水平。
蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)導結(jié)構(gòu)域(PTD)是一類具有跨膜活性的、富含堿性氨基酸殘基的肽段。PTDs作為載體能夠攜帶外源大分子進入細胞和活體動物組織。因此,無論在基礎分子生物學研究領(lǐng)域,還是在發(fā)展新型、高效、特異性強的治療性藥物及疫苗研究領(lǐng)域,PTDs都具有引人注目的應用前景。
復旦大學生命科學院副院長盧大儒博士開展的相關(guān)基礎研究,引起了與會者的關(guān)注。他報告說,在對胰腺發(fā)育分化及成熟胰島細胞增殖過程中起重要作用的轉(zhuǎn)錄因子Pdx1、Ngn3、NeuroD、Pax4和MafA進行研究時他發(fā)現(xiàn),這些轉(zhuǎn)錄因子能夠進入多種細胞系中。進而他對這些蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)導結(jié)構(gòu)域進行了分析,并根據(jù)已知蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)導結(jié)構(gòu)信息,構(gòu)建、表達、純化了一系列轉(zhuǎn)錄因子突變體與EGFP的融合蛋白質(zhì)。進胞實驗結(jié)果揭示了具體的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)導結(jié)構(gòu)域(PTD),而含有PTD-EGFP的融合蛋白質(zhì)可以高效進入包括大鼠胰島細胞在內(nèi)的多種細胞。在進胞機制的研究中他發(fā)現(xiàn),這些PTD首先黏附于細胞膜表面,而后主要通過巨胞飲作用進入細胞。EMSA及熒光素酶報告基因?qū)嶒灲Y(jié)果顯示,跨膜后的胰腺轉(zhuǎn)錄因子仍然可以行使轉(zhuǎn)錄因子功能,即與其特異性結(jié)合序列結(jié)合,競爭性地抑制或激活相關(guān)基因的作用,如Pax4能夠抑制Pax6的轉(zhuǎn)錄激活作用,將外源純化的Pax4蛋白質(zhì)加入Min6細胞,它能夠保護細胞免于TNF-α引發(fā)的凋亡。轉(zhuǎn)導進入大鼠胰島細胞的Pax4蛋白質(zhì)通過促進bcl-xL和c-myc基因表達,增加細胞存活率,延長胰島細胞的體外培養(yǎng)時間。MafA蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)導入大鼠小腸上皮細胞系IEC6細胞,能夠促進其Insulin 2基因轉(zhuǎn)錄。利用細胞免疫熒光技術(shù)他們還檢測到MafA實驗組細胞表達胰島素。糖尿病小鼠血糖在尾靜脈注射MafA蛋白質(zhì)24小時時降至正常水平。RT-PCR、Real-time熒光定量PCR實驗結(jié)果表明,MafA能夠誘導小腸組織胰島素基因轉(zhuǎn)錄增加。組織免疫熒光結(jié)果顯示注射MafA蛋白質(zhì)后小腸絨毛間的上皮細胞中存在有胰島素陽性細胞。
他的研究首次提出NeuroD、MafA和Pax家族蛋白具有蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)導功能,并揭示了其PTD的跨膜轉(zhuǎn)導機制,為今后胰島細胞移植治療和糖尿病的蛋白治療提供了新的思路。
蘇格蘭憑借其世界一流的研究基地和頂尖的研究團隊,在世界醫(yī)學研究領(lǐng)域起著創(chuàng)新領(lǐng)頭羊的作用,其細胞移植研究和基因組研究都是目前全球最前沿的糖尿病研究課題。
“胰島移植被視為可能治愈糖尿病的方法。但是,捐獻細胞組織的可及性限制了這種治療方法的臨床應用——僅0.5%的糖尿病患者能夠從胰島移植中獲益。”阿伯丁大學醫(yī)學科學院教授凱文·多切蒂說。他領(lǐng)導的科研團隊,主要研究胰島生物學并著重研究轉(zhuǎn)錄因子對于胰島基因表現(xiàn)和發(fā)展的控制。近些年來,他專注研究胚胎干細胞以及胚胎干細胞用于治療糖尿病及其利用其作為一個模型系統(tǒng)來研究人類內(nèi)分泌胰腺的發(fā)展。他指出,與皮膚和其他身體細胞不同,胰島是分布在胰腺上的細胞群,不能在細胞培養(yǎng)皿中培養(yǎng)(增生擴散)。另一方面,干細胞能夠在相當短的時間內(nèi)迅速擴散,并同時保持轉(zhuǎn)化成可分泌胰島素的細胞的能力。干細胞分為兩個大類:一類是胚胎干細胞,它可以增加人體內(nèi)的所有細胞組織。另一類是成年干細胞,它在眾多細胞組織中的數(shù)量較少,可以更換那些因磨損和破裂而損耗的細胞。“我們知道很多關(guān)于胚胎干細胞的信息,也了解它們是如何進入體內(nèi)并形成可分泌胰島素的細胞。但我們卻對胰腺內(nèi)的成年干細胞知之甚少。”凱文·多切蒂教授說,據(jù)預測,對胚胎干細胞的研究也可應用到這類罕有的成年細胞的凈化、擴散和分化的研究中去。一個有希望的方法是,利用Ips技術(shù),將成人Hes細胞分化為胰島細胞。
蘇格蘭糖尿病集團主席、鄧迪大學糖尿病醫(yī)學教授安德魯·莫里斯教授介紹,蘇格蘭在預防和管理糖尿病方面累積了相當?shù)慕?jīng)驗,通過促進高校、醫(yī)學院和各類生命科學研究機構(gòu)的合作,蘇格蘭的糖尿病研究在過去的幾十年中得到了長足的發(fā)展。作為世界首屈一指的糖尿病研究基地,鄧迪大學首先發(fā)現(xiàn)了胰島素如何調(diào)節(jié)糖代謝,并憑借多項創(chuàng)新的糖尿病研究成果獲得了眾多研究基金,吸引了來自全球的一流研究人士,因而形成了創(chuàng)新研究的良性發(fā)展模式。
盧大儒博士在會后表示,糖尿病是一個世界性的健康難題,蘇格蘭和中國都面臨著糖尿病蔓延的巨大挑戰(zhàn),這次論壇為雙方創(chuàng)造了良好的溝通和交流平臺。
(責任編輯:)
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