糖尿病研究および内分泌学ジャーナル オープンアクセス

抽象的な

ユーロ糖尿病 2019: 成人の筋肉由来幹細胞が糖尿病マウスの膵島に移植され、インスリン発現細胞に分化して高血糖を軽減 - ネッド・ラム - CNRS

ネッド・ラム

膵臓ベータ細​​胞は、グルコース恒常性の制御における独自のエフェクターであり、その欠損はインスリン産生障害を引き起こし、重度の糖尿病疾患につながります。ここでは、成体マウスまたはヒトの筋肉からの非接着性筋由来幹細胞（MDSC）集団がin vitroでベータ細胞に分化し、未分化幹細胞として生体内に移植された場合、生体内で分化してベータ細胞の欠損を補う可能性を調査しました。方法論と理論的方向性：in vitroでは、MDSCは8日間の連続プレプレーティングによってその接着性が低いことを理由に分離されました。数週間培養されたMDSCは、インスリンプロモーターの制御下でGFPまたはmCherryを発現するトランスジェニックマウスのMDSCを使用して明らかにされたように、インスリン発現膵島様細胞クラスターに自発的に分化しました。分化したベータ様細胞のクラスターは、インスリンを転写因子 Pdx1、Nkx2.2、Nkx6.1、および MafA と共発現し、グルコース負荷に反応して有意なレベルのインスリンを分泌した。in vivo では、ストレプトゾトシン (STZ) 処理マウスに腹腔内注入された未分化 MDSC は、48 時間以内に損傷した膵島に特異的に移植され、注入後 2 ～ 12 日で分化してインスリンを発現することが示された。さらに、高血糖糖尿病の STZ 処理マウスに MDSC を注入すると、血糖値が 2 ～ 10 週間低下した。結論と意義: これらのデータは、筋幹細胞 MDSC が、in vitro 培養時だけでなく、STZ 誘発糖尿病マウスモデルに全身注入した後の in vivo でも成熟した膵臓ベータ島様細胞に分化できることを示している。 MDSC は催奇形性がないため、全身注射で直接使用することができ、この可能性は、幹細胞を用いたベータ細胞欠損の治療における有望な代替手段となることを示しています
。 考察: ここでは、骨格 MDSC から分離された多能性前駆細胞の集団が、in vitro でインスリンを発現および分泌する膵島様細胞クラスターに分化できることを示しました。これらの細胞クラスターは、内分泌分化、膵臓前駆細胞、および成熟膵臓ベータ細​​胞分化のいくつかの一般的なマーカーを発現します。in vitro で分化した膵島様細胞クラスターは、MIP-eGFP または RIP-mCherry トランスジェニックマウスの筋肉から抽出された MDSC から形成されたクラスターで蛍光レポーター (eGFP または mCherry) で確認されるようにインスリンを発現し、グルコース負荷に反応してインスリンを分泌しました。驚くべきことに、生体内での試験では、幹細胞として新たに精製された MDSC を化学的に誘発されたベータ細胞破壊を持つマウスに IP 注入した後、それらは 48 時間以内に損傷を受けた島に特異的に局在し、注入後 10 日以内にインスリンを発現するベータ細胞に分化しました。さらに、未分化 MDSC を高血糖マウスに注入すると、血糖値が正常値に向かって効果的に低下しました。
骨髄から得られ、間質細胞集団として定義される間葉系幹細胞は広範囲に研究されているが、ここで調べた筋幹細胞集団は、プラスチックやコラーゲンでコーティングされた皿への接着性が低いことに基づいて分離され、精製された。このような接着性が低い特性は、全身注入後の移動能力が高いことに有利に働く可能性があり、骨格筋は、生体内で直接使用する幹細胞の理想的な供給源となる可能性のあるいくつかの重要な特性を示す。生涯にわたって損傷を修復したり、新たな成長や分化を遂げたりする自己再生能力を持つ骨格筋は、小児期の横紋筋肉腫のまれなケースを除いて、がんを発症することがほとんどないという点で注目に値する。生涯を通じて急速に萎縮または肥大する可能性がある骨格筋のこの高い可塑性には、筋線維に加えて、結合組織、血管新生、そして最も重要な神経支配（神経支配を失った筋肉は完全に再生できずに萎縮するため）など、さまざまな種類の組織や器官の再生が関与しています。中外胚葉幹細胞および前駆細胞のマーカーとして知られる中間径フィラメントネスチンは、最初に筋肉組織から分離された細胞の12～15％に存在し、MDSC精製プロセス中に5倍（75～80％）に濃縮されます。ネスチンは、神経前駆細胞および幹細胞のマーカーであるだけでなく、膵島に存在する前駆細胞でも発現しています。さらに、膵臓前駆細胞およびインスリン発現細胞がマウスES細胞から誘導される場合、ネスチンは前駆細胞期に発現し、幹細胞分化のプロセスで重要な役割を果たすことMDSC は多能性細胞であり、典型的なニューロン様細胞や自動的に拍動するペースメーカー細胞など、少なくとも 5 つの異なる中外胚葉由来の系統に分化できることが示されました (Mesirca ら、原稿準備中)。本研究では、これら 2 種類の興奮性細胞に加えて、培養後 2～3 週間以内に MDSC が自発的に分化し、別の興奮性細胞タイプである膵臓ベータ細​​胞系統のいくつかのマーカーを発現する細胞クラスターになることも示しました。