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生物物理学

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胰岛血管化可改善糖尿病的移植

内皮细胞发芽
五天后,在还含有β细胞(红色)的工程化伪胰岛中观察到内皮细胞大量发芽(绿色);细胞核以蓝色显示。

1型糖尿病会导致胰岛中胰岛素分泌β细胞的自身免疫破坏。该疾病通过注射胰岛素来控制,但是 胰岛移植 被认为是一种治疗方法。但是,移植的胰岛的再血管化对于维持β细胞的功能和活力至关重要,因为它支持足够的营养和废物交换。此外,众所周知,β细胞与衬着我们脉管系统的内皮细胞之间的相互作用在支持两种细胞类型中起着重要作用。

最近的研究 易卜拉欣·奥兹波拉特(Ibrahim Ozbolat) 宾夕法尼亚州立大学的同事和同事强调了将内皮细胞包含到工程化的伪胰岛(称为EPI)中如何改善EPI的生存能力和功能,以及促进血管生成-新脉管系统的萌芽。研究人员利用大鼠胰腺β细胞(β-TC3)和大鼠心脏微血管内皮细胞(RHMVEC)生成EPI(生物制造 10 035003)。

为了产生伪胰岛,研究小组生成了一个定制设计的微模具,以生成包含各种比例的β细胞与内皮细胞的工程3D细胞聚集体。然后将这些EPI培养几天,并对其进行全面表征,以检查内皮细胞对β细胞功能和生存力的影响。

研究人员发现,不添加内皮细胞的EPI易碎,并且随着实验的进行而具有较低的生存能力。然而,由β细胞和RHMVECs以2:1或1:1的比例形成的EPI显示出增加的增殖,生存能力和胰岛素分泌。

扫描电子显微镜可以分析类器官的表面形态。包含RHMVEC的EPI具有较光滑的表面拓扑结构,并且呈球形,这可能是由于内皮细胞支持性细胞外基质蛋白的沉积所致。

该团队还使用透射电子显微镜观察了EPI中的胰岛素颗粒。在整个实验过程中,这些颗粒凝结并形成了清晰的膜,证明了细胞的成熟。

然后,他们将各种形式的EPI封装在血纤蛋白水凝胶中,用于诱导血管生成。在具有内皮细胞的EPI中观察到广泛的血管生成发芽,从而允许EPI紧密融合。

研究人员使用软件工具来量化每个EPI的出芽数量和长度。用苏木精和曙红染色的组织学切片显示,在内皮加载的EPI中存在空心通道,而仅β细胞的EPI中不存在空心通道。作者认为,由导入的内皮细胞形成的通道可改善营养物质的输送,从而有助于提高EPI的活力。

Ozbolat和他的团队的工作表明了使用内皮细胞对β细胞进行3D类器官培养的好处。在整个假胰岛均实现了血管生成,为胰腺组织工程化带来了很大希望。实际上,适当的血管形成是生物工程组织的一大障碍,因为不良的营养渗透性和气体交换会导致坏死区域的发展。这项研究是朝着扩大到更大的组织构造的能力迈出的一步,因为内在的脉管系统可能会增强整个结构的扩散,从而允许生成大型的,可行的组织结构。像这样的放大假胰岛可以用于1型糖尿病的药物筛选和疾病建模,甚至最终可以用于临床移植。

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