[发明专利]人胚胎干细胞的分化

说明书

本发明提供了促进多能干细胞分化成胰岛素产生细胞的方法。具体地讲，本发明提供了产生细胞群的方法，其中所述群体中大于85％的细胞表达定形内胚层谱系特征性标志物。

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年8月31日提交的美国临时专利申请序列No.61/378,472的权益，其全文以引用方式并入本文用于所有目的。

技术领域

本发明提供了促进多能干细胞分化成胰岛素产生细胞的方法。具体地讲，本发明提供了产生细胞群的方法，其中所述群体中大于85％的细胞表达定形内胚层谱系特征性标志物。

背景技术

用于I型糖尿病的细胞替代疗法的进展以及可移植胰岛的缺乏已使得注意力集中在开发适于移植物移入的胰岛素产生细胞或β细胞的来源上。一种方法是从多能干细胞，例如胚胎干细胞产生功能性β细胞。

在脊椎动物的胚胎发育中，多能干细胞可在称为原肠胚形成的过程中产生包括三个胚层(外胚层、中胚层和内胚层)的细胞群。诸如甲状腺、胸腺、胰腺、肠和肝脏之类的组织将从内胚层，经由中间阶段发育而来。该过程中的中间阶段是形成定形内胚层。定形内胚层细胞可表达多种标志物，如HNF3β、GATA4、MIXL1、CXCR4和SOX17。

定形内胚层分化成胰腺内胚层导致形成胰腺。胰腺内胚层细胞表达胰-十二指肠同源盒基因PDX1。在不存在PDX1时，胰腺形成腹胰芽和背胰芽后不再发育。因而，PDX1表达标志着胰腺器官发生中的一个关键步骤。除了其它细胞类型，成熟的胰腺还包括外分泌组织和内分泌组织。外分泌和内分泌组织来自胰腺内胚层的分化。

据报道，从小鼠的胚胎细胞衍生了带有胰岛细胞特征的细胞。例如，Lumelsky等人(Science《科学》292：1389，2001)报道了小鼠胚胎干细胞向类似于胰岛的胰岛素分泌结构的分化。Soria等人(Diabetes《糖尿病》 49：157，2000)报道了衍生自小鼠胚胎干细胞的胰岛素分泌细胞使链脲佐菌素诱导的糖尿病小鼠中的血糖变正常。

在一个例子中，Hori等人(PNAS《美国科学院院刊》99：16105，2002)公开了用磷脂酰肌醇3-激酶抑制剂(LY294002)处理小鼠胚胎干细胞产生了类似β细胞的细胞。

在另一个例子中，Blyszczuk等人(PNAS《美国科学院院刊》100：998，2003)报道了从组成型表达Pax4的小鼠胚胎干细胞生成产生胰岛素的细胞。

Micallef等人报道了视黄酸可调节胚胎干细胞定向形成PDX1阳性胰腺内胚层。在对应于胚胎的原肠胚形成末期的期间，加入胚胎干细胞分化第4天的培养物中时视黄酸在诱导Pdx1方面最有效(Diabetes《糖尿病》54：301，2005)。

Miyazaki等人报道了过表达Pdx1的小鼠胚胎干细胞系。他们的结果显示，外源Pdx1表达在所得的分化细胞中明显增强了胰岛素、生长抑素、葡萄糖激酶、神经元素3、p48、Pax6和Hnf6基因的表达(Diabetes《糖尿病》53：1030，2004)。

Skoudy等人报道说，激活素A(TGF-β超家族的成员)能上调小鼠胚胎干细胞中的胰腺外分泌基因(p48和淀粉酶)和内分泌基因(Pdx1、胰岛素和胰高血糖素)的表达。使用1nM激活素A观察到最大效应。他们还观察到胰岛素和Pdx1mRNA的表达水平不受视黄酸的影响；然而，3nM FGF7处理导致了Pdx1的转录水平升高(Biochem.J.《生物化学杂志》379：749，2004)。

Shiraki等人研究了能特征性增强胚胎干细胞分化成PDX1阳性细胞的生长因子的效果。他们观察到，TGF-β2可再现地产生更高比例的PDX1阳性细胞(Genes Cells.2005年6月；10(6)：503-16)。