[發明專利]培養基及其應用與誘導性多能干細胞向胰島分化的方法

有效

• 申請號: 202011072677.8
• 申請日: 2020-10-09
• 公開（公告）號: CN112251396B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 吳理達;顧雨春;張會遠;安翠平
• 申請（專利權）人: 北京呈諾醫學科技有限公司
• 主分類號: C12N5/071
• 分類號: C12N5/071;A61K35/39;A61P3/10
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 溫可睿

本發明涉及干細胞技術領域，尤其涉及培養基及其應用與誘導性多能干細胞向胰島分化的方法。本發明提供的分化方法中，從iPS干細胞到胰腺祖細胞的分化過程需要14天(2周)的時間。主要分為四個步驟：定向內胚層→原腸管→后前腸→胰腺祖細胞。從胰腺祖細胞到功能性胰島的分化過程大約需要31天(1個月)的時間。主要分為三步：內分泌祖細胞→早期胰島→晚期功能成熟的胰島。上述各個步驟都需要特定的誘導培養基，這些培養基由基礎培養基添加相應的誘導因子而實現，并且需要每天更換相應的誘導培養基進行培養。該方法誘導全程不需要飼養層細胞，所采用的培養基中也不含有任何動物源的成分，降低了異源免疫風險。

技術領域

本發明涉及干細胞技術領域，尤其涉及培養基及其應用與誘導性多能干細胞向胰島分化的方法。

背景技術

糖尿病(Diabetes Mellitus,DM)是一種因多種遺傳因素和環境因素共同作用而導致的胰島素產生不足或功能缺陷，并以血糖異常升高為主要特征的內分泌代謝紊亂疾病。由于血液中葡萄糖累積過多，還會引發各種致病因子作用于機體的各大靶器官導致一系列并發癥的形成。糖尿病是世界公認的頑疾之一，已經成為世界第三大慢性疾病和第五大致死性疾病。

據世界衛生組織推薦的分型，可將糖尿病分為以胰島素絕對不足為主的I型糖尿病和以胰島素相對不足且胰島素抵抗為主的II型糖尿病兩種類型。其中，約10％的患者屬于I型糖尿病，遺傳因素在該型糖尿病中的重要性高達50％，發病常見于兒童和青少年人群。另外，90％的患者屬于II型糖尿病，是一種多基因遺傳因素、環境因素聯合作用引起的代謝性疾病，具有很高的遺傳傾向，多見于40歲以上的成年患者。

目前在糖尿病的臨床治療上，通過注射胰島素來控制血糖雖然是一種有效的緩解措施，但并不能徹底治愈糖尿病，還有可能造成低血糖等風。真正根治糖尿病將是恢復機體內功能性胰島β細胞的數量和消除糖尿病引發的各種并發癥。其中，進行胰島移植是治療I型糖尿病和部分II型糖尿病最有效的方法之一。但是，由于供體來源嚴重不足以及器官移植將面臨終身免疫抑制治療等問題，極大地限制了胰島移植在臨床治療上的廣泛應用。近年來，誘導多能干細胞的出現為再生醫學提供了一個全新的治療策略，而由干細胞體外定向誘導分化成胰腺祖細胞和功能性胰島的出現也為我們提供了一個全新的細胞替代療法。

iPS細胞，英文全稱為Induced pluripotent stemcells，中文全稱是誘導性多能干細胞，是由體細胞誘導而成的干細胞，具有和胚胎干細胞類似的發育多潛能性。iPS細胞的獲得方法相對簡單和穩定，不使用胚胎細胞或卵細胞，不僅在倫理上占有優勢，更擴大了干細胞的來源范圍，使更多患者能夠有機會利用iPS技術獲得所需的干細胞。但目前對于如何將iPS細胞分化為胰島的研究尚不足。干細胞體外定向誘導和分化的過程就是在模擬體內正常生理情況下組織器官的發生和發育過程。但由于誘導的過程往往分成諾干階段，同時分化的時間長，因此實際操作過程中，往往重復性低，誘導效率差，副產品多嚴重影響了誘導胰島的臨床應用。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供培養基及其應用與誘導性多能干細胞向胰島分化的方法，該方法轉化效率高、操作便捷，且全程無動物源組分添加。

本發明從iPS到胰島的體外誘導分化過程采用分步誘導方法，一共分七個階段，定向內胚層的誘導分化、原腸管的誘導分化、后前腸的誘導分化、胰腺祖細胞的誘導分化、內分泌前體細胞的誘導分化、早期胰島的誘導分化、晚期成熟胰島的誘導分化這7個步驟，最終可以得到大量成熟胰島。

在iPS向內胚層分化階段，本發明提供了：

GDF8在制備促進iPS細胞向內胚層細胞分化的制劑中的應用。

所述制劑為培養基或培養基添加物，當所述制劑為培養基時，GDF8作為組分之一存在于培養基中；當所述制劑為培養基添加物時，GDF8獨立存在，或與輔料共同存在，在誘導時添加入培養基中，作為誘導iPS細胞向內胚層細胞分化的誘導劑。所述輔料包括但不限于水。