[发明专利]胰腺β细胞的体外生产

说明书

本发明公开了异噁唑9(ISX‑9)用于体外生产β细胞的用途。

技术领域

本发明涉及胰腺β细胞的体外生产。更具体地讲，本发明涉及用于使细胞诸如干细胞分化成具有成熟胰腺β细胞特性的胰岛素分泌细胞的改进方法。

背景技术

多尿症(通常称为糖尿病)是一组代谢疾病，其特征在于患者的血糖水平长期过高。全世界有超过3亿人受到了糖尿病的影响。

有两种主要类型的糖尿病(1型和2型)，其具有不同的原因和治疗方法。1型糖尿病是由胰腺中的胰岛素分泌β细胞遭到破坏(通常是自身免疫机制所致)引起的。2型糖尿病是由外周组织中的胰岛素抗性结合胰腺β细胞功能障碍引起的。

管理1型糖尿病需要为患者终身定期注射胰岛素。相比之下，2型糖尿病可通过管理饮食、体重和体育锻炼来控制，但长期治疗可能需要药物(例如，二甲双胍或磺酰脲)，可能需要结合胰岛素注射。

虽然患者可能能够用现有治疗方法来管理1型糖尿病和2型糖尿病，但目前还没有治愈的方法，并且糖尿病导致死亡的风险在显著增加。

移植胰岛素分泌胰腺β细胞为直接治疗糖尿病(尤其是1型糖尿病)带来了希望。研究表明，移植了人类胰岛供体的患者可在5年以上的时间内不用注射胰岛素(Bellin，M.D.等人，2012年，Am.J.Transplant.，第12卷，第1576-1583页)。然而，由于缺乏足够质量的供体组织，这种移植受到了限制。

获得体外衍生的胰岛素分泌胰腺β细胞(例如，由干细胞产生的这些胰岛素分泌胰腺β细胞)可改善阻碍移植治疗的问题。此外，由此所得的β细胞的均匀供应将有利于旨在确定治疗该疾病的新药剂的程序。此类筛选程序目前因缺乏合适的细胞和那些可用细胞的高度变异性而受到阻碍。

研究表明，定形内胚层细胞和后来的胰腺祖细胞可在体外高效制备，并且当移植到啮齿动物中时，这些细胞可分化成功能性β细胞(Kroon，E.等人，2008年，Nat.Biotechnol.，第26卷，第443-452页；Rezania，A.等人，2012年，Diabetes，第61卷，第2016-2029页)。然而，这种体内分化尚未得到充分理解，并且目前还不清楚该过程是否也会在人类中发生。

由人的胰腺祖细胞在体外生产胰岛素分泌细胞的大多数尝试产生了具有未成熟或异常表型的细胞。例如，所得细胞未能在体外提供葡萄糖刺激的胰岛素分泌；缺少合适的β细胞标志物(例如，NKX6-1或PDX1)；异常表达的其他激素(例如，胰高血糖素)；和/或在移植后缺乏合适的功能(综述于Pagliuca，F.W.等人，2014年，Cell，第159卷，第428-439页)中)。

最近的方案显示了在提供更准确地类似于成熟胰腺β细胞的细胞方面的改进(Pagliuca，F.W.等人，2014年，Cell，第159卷，第428-439页)。然而，这些方法生产的细胞与天然存在的成熟β细胞之间仍然存在区别。

因此，仍然迫切需要提供具有与成熟胰腺β细胞更接近的特性的胰岛素分泌细胞的方法。

发明内容

本发明人惊奇地发现，在生产胰岛素分泌β细胞的体外方法过程中使细胞与异噁唑9(ISX-9)接触，会提供具有与在ISX-9不存在下执行的相同方案相比更准确地类似于成熟胰腺β细胞的表型的细胞。例如，发明人发现，所得细胞以与天然存在的成熟β细胞相似的方式表达MafA，并且响应于葡萄糖刺激分泌胰岛素。

先前已将ISX-9与人尸体胰岛和MIN6胰腺β细胞系一起培养。在这种情形中，发现由于长期培养，在生产低水平胰岛素的胰岛中，胰岛素的表达和分泌增加(Dioum，E.M.等人，2011年，Proc.Natl.Acad.Sci USA，第108卷，第20713-20718页)。然而，这项研究是用原代成熟β细胞进行的，并且未揭示出在分化β细胞前体的方法中使用ISX-9的任何益处。