今天给各位分享用ES 细胞和iPS 细胞制造胰腺旨在发现糖尿病的新疗法的知识，其中也会对进行解释，如果能碰巧解决你现在面临的问题，别忘了关注本站，现在开始吧！

生命科学与工程学院季兆元教授正在研究ES细胞（胚胎干细胞）和iPS细胞（人工多能干细胞）产生的细胞

目前，再生医学有望成为治疗糖尿病的新疗法。可以生产分泌胰岛素的胰腺细胞并将其移植到试管中。

研究胰腺形成的过程

糖尿病是一种因缺乏胰岛素而引起的疾病。也就是说，胰岛素有助于降低血糖水平。胰岛素是胰岛细胞分泌的一种激素。因此，糖尿病是细胞功能障碍的原因。

目前，重症患者常采用胰岛素注射、胰腺和胰岛移植作为胰岛素依赖型糖尿病的治疗方法。然而，供体不足是移植中的一个严重问题。在这种情况下，可以期待在试管中产生并移植细胞的再生医学。生命科学与工程学院季兆元教授正在研究利用ES细胞和iPS细胞生产细胞。

季兆元教授回顾了开展这项研究的缘由。 “当我攻读博士学位时，我开始研究发育生物学。这是关于多细胞生物创造的研究领域，研究受精卵如何分化为器官和内脏器官。最初，它着眼于受精后不久身体轴（背部和背部）的发育。腹部的差异是如何产生的呢？但我利用1999年至2002年在美国哈佛大学学习的机会，开始了胰腺发育的研究。”

由于海外研究实验室两位教授的孩子患有1型糖尿病，招远教授开始研究胰腺相关的事件。然而，在调查了胰腺中的发生后，发现几乎所有的研究都没有取得任何进展。因此，她决定继续推进这项研究。 2002年回国后，该教授在熊本大学流行病医学研究所进行综合研究，一直持续到2014年。

在胰腺发生研究中，有一种方法可以将胰腺中的成体干细胞从体内取出并观察它们的增殖。然而，有每天再生的组织和非每天再生的组织，并且胰腺不是经常再生的组织。吉兆元教授认为利用成体干细胞比较困难，因此选择了利用ES细胞和iPS细胞的方法。

干细胞包括ES细胞、iPS细胞和成体干细胞

首先，在观察胰腺的发育过程中，需要仔细研究细胞产生哪些基因来形成胰腺。如果胰腺是由ES 细胞/IPS 细胞制成，请按照图1 所示的过程进行。首先，ES 细胞/IPS 细胞生成内胚层，即胰腺的前体细胞。胰腺前体细胞是决定成为胰腺的细胞。最后，内分泌前体细胞由胰腺前体细胞产生，然后分化为细胞。

图1. 使用ES/iPS 细胞生产胰腺的过程

例如，已知一种名为PDX1 的遗传因子在胰腺前体细胞中发挥作用（图2）。因此，通过使用小鼠ES细胞/IPS细胞，并使用PDX1等基因作为标记，我们可以追踪胰腺的前体细胞。

具体来说，当PDX1 表达时，胰腺的前体细胞会通过制造绿色荧光蛋白(GFP) 发出荧光。因此，通过检查细胞是否发出绿光，可以确定它们是否已分化为胰腺前体细胞（图3）。

“经过反复试验，2008年左右，我们成功地从小鼠ES细胞/iPS细胞中高效生产出胰腺前体细胞。我永远不会忘记当我看到细胞发出绿光时的激动时刻。”季兆元教授回忆道。结果被报纸广泛报道。

发现促进细胞分化的物质 有望成为糖尿病的新疗法

为了制造细胞，招远教授开始认真研究促进内分泌前体细胞分化为细胞的条件。

“众所周知，添加某种低分子化合物可以促进细胞分化。然而，由于已知化合物并没有像预期的那样促进细胞的分化，因此我们使用了京都大学教授的化学库，他共同研究了这是一种低分子化合物，其作用机制是已知的分子化合物库，每种化合物都作为药物销售”。

通常，药物通过作用于我们体内的特定靶分子（例如酶和受体）来发挥作用。作用机制是药物与靶分子结合而发挥治疗作用。通过使用具有已知作用机制的化学文库，可以轻松缩小参与 细胞分化的分子范围（图4）。

图4. 探索促进分化的化合物并发现未知的作用机制

易兆元教授通过将约1,120种化合物一一添加到培养基中，发现了促进细胞分化的化合物。

结果非常有趣：一种名为四苯胺（TBZ）的化合物抑制细胞内囊泡载体（VMAT2），减少细胞内多巴胺，并促进细胞分化。

事实上，通过添加TBZ和另一种化合物来分化小鼠ES细胞中的胰岛细胞并将其移植到糖尿病小鼠体内，也证实了小鼠的血糖水平得到了改善。

随后，季兆元教授对促进细胞增殖的条件进行了研究。结果表明，抑制多巴胺D2受体的化合物坦潘立酮（DPD）通过抑制细胞的去分化，具有维持细胞能力的作用。

证明氨基酸复杂地参与细胞分化

另一方面，当产生正常细胞时，在培养基中为细胞提供氨基酸等营养物质也很重要。已知ES细胞/iPS细胞具有分化方向。也就是说，根据分化的方向，将产生分化程度较低的细胞系和分化良好的细胞系。如果残留未分化细胞，就有形成肿瘤的风险，因此不残留未分化细胞是再生医学的关键。

“我准备了多种培养基，每种含有20个氨基酸，然后开始培养细胞。有趣的是，在去除蛋氨酸的培养基中，未分化的细胞被选择性杀死。此前，在使用小鼠ES细胞的实验中，它们在没有酪氨酸的情况下死亡，因此我们利用人类胚胎干细胞进行了实验，发现蛋氨酸对于人类来说是必需的。”

季兆元教授的研究中，去掉了甲胺介质。经过几个小时的培养，ES细胞/IPS细胞很容易分化。同时，只有未分化的细胞死亡，因此细胞变得容易分化。

“通过设计培养基，我们可以有效地创建没有未分化细胞的细胞团块。”

从阐明发生机制到再生医学和药物发现

2019年1月，于兆元教授与三井美京、三菱UFJ资本合作，启动iPS细胞衍生的胰岛素产生细胞的开放式创新研究。这是易兆元教授实验室开发的。通过将人类iPS细胞高效生产胰腺细胞的方法与第一方和第三方技术相结合，提高了与体内细胞相似的iPS细胞的产量。改善胰岛素产生细胞的性能及其制造方法。实现并实践严重1 型糖尿病的创新治疗方法。联合研究为期三年。

如上所述，通过从ES细胞/iPS细胞产生可移植细胞，不仅可以阐明器官产生的机制并将其应用于再生医学，而且还可以开发新的治疗方法和药物。

此外，就2型糖尿病而言，由于已知与遗传因素有关，因此可以从患者身上获取细胞并制造IPS细胞，或者通过改变细胞/iPS细胞中的特定基因来研究分化的细胞是否容易出现功能障碍。

此外，除了胰腺之外，季兆元教授目前正在研究利用ES细胞/IPS细胞制作其他消化器官（如肝脏和肠道）。

笔记：

1.成体干细胞：通常指沉睡在身体组织中的干细胞。当细胞死亡或组织受损时，它们负责提供新细胞和再生组织。干细胞还包括ES细胞和iPS细胞。

2、培养基：用于培养微生物和细胞的液体和固体物质。它含有栽培所需的营养成分。