胰腺含有分泌胰岛素的b细胞和分泌胰高血糖素的a细胞。胰岛素和胰高血糖素是库珀用来调节血液中葡萄糖水平的激素。目前，没有任何治疗可以阻止糖尿病的进展及其破坏性的vas伯牙并发症。胰岛移植通常可以使血糖水平在数年内恢复正常，并可预防糖尿病的继发性并发症。然而，器官供者稀少，迫切需要胰岛细胞的替代来源。干细胞衍生细胞在这方面很有前途。在368页，Veres等人绘制了干细胞分化成胰岛样细胞的分子步骤。这项工作将为今后生产用于移植的胰岛细胞提供指导。
人类多功能干细胞可以无限地自我更新，并在体内产生各种类型的细胞。因此，目前正在进行巨大的努力，以开发体外实验方案，从干细胞中分化出胰岛细胞s2-5。一个理想的方案是促进干细胞分化成完全成熟的a细胞和b细胞，然后将其等离子化、纯化并重新组装成胰岛样结构，用于移植到病人体内。为了实现这一雄心勃勃的目标，需要充分了解所有胰岛细胞的分化程序以及胰岛的形成方式。
Veres等人在干细胞分化为胰腺祖细胞和产生激素(endo crine)细胞的不同时间点检测了超过10万个细胞。在细胞分化过程的每一步取样的细胞的单细胞RNA测序scna -seq)，然后进行计算分析，使其能够识别细胞类型，并通过时间跟踪它们的细胞系年龄。作者因此绘制了胰腺祖细胞如何发育成分化细胞的不同谱系的精细图像(图1)。目前从干细胞中产生特异性分化细胞的方法具有多种多样的效率，主要是因为细胞异质性和对分化过程所需的分子信号因子缺乏了解。因此，作者的体外胰岛细胞分化路线图将为未来的分化方案的制定提供参考。
维斯和他的同事发现，胰腺祖细胞可以有效地分化。然而，用不同的信号组合对祖细胞进行处理不同的因子产生不同比例的激素表达和非内分泌细胞类型。“这表明，祖细胞规格是产生所需的最终不同细胞类型的关键。”在作者的研究中，三种最丰富的激素表达细胞类型。分别为干细胞来源的a细胞(SC-a)、b细胞(SC-p)和类似肠嗜铬鳍细胞(SC-EC)的细胞。肠嗜铬细胞通常存在于肠内并产生血清素，血清素有助于调节睾丸运动和消化。
有趣的是，SC-β在没有外部信号因素的情况下分化并生长了5周，维持了它们所定义的分子和功能上的适当联系。特别是，这些细胞在这段时间内表现出稳定的葡萄糖刺激的胰岛素分泌。这说明葡萄糖反应性是SC-β的一种稳定特性，不需要外源性因素，这与SC-β将来用于抗糖尿病药物筛选有关。
作者还观察到细胞表达两个胰岛激素——胰岛素和胰高血糖素——可能是不成熟的SC-α,鉴于全球人类胰岛α-cells基因表达轮廓匹配的。这些多激素细胞在培养五周后变成了单激素的、表达葡萄糖的细胞，这与之前的观察结果一致。
SC-EC的发现令人惊讶，因为肠嗜铬细胞在胰腺中既不存在也不常见。值得注意的是，这些细胞在移植到小鼠体内后的8周内保持稳定。当作者改变在分化阶段给予细胞与体内肠道和胰腺的诱导和模式相匹配的信号因子的混合物时，SC-EC与胰腺腺嘌呤细胞(SC-a和SC-B)的比值发生了很大的变化。这一观察结果表明，胰腺和肠道祖细胞的特异性对器官特异性内分泌细胞的产生至关重要。不同的信号因子组合也产生不同比例的非多产性内分泌细胞类型和增殖性非内分泌细胞类型(腺泡和导管胰腺细胞)。
为了设计出安全且功能成熟的干细胞衍生的胰岛等效物，必须对所需的内分泌细胞亚型进行分离和纯化，然后重新聚合成假胰岛。作者发现，一个简单的分离和再聚集过程可以从培养物中去除大多数增殖的非内分泌细胞。此外，他们还发现整合素al是由SC-B表达的表面分子。利用整合素al抗体对磁性细胞进行分选，使作者能够获得含有80% SC-B的培养物。
图1：人胰岛细胞的体外分化
内分泌诱导——在泛creas中形成产生激素的细胞类型——是胰岛细胞从干细胞分化的关键步骤。作者的大约50000个单个细胞的基因表达分析允许他们重建血统关系人类胰腺祖细胞和differenti几种内分泌细胞类型使用之前开发的计算方法称为pseudotemporal排序”(图1)。这也显示这些细胞类型的顺序出现,和动态分子变化,发生在每个分化trajec保守党。其他的研究使用scna -seq和计算分析来产生时间序列(而不是单个时间快照)，并对参与胚胎发育过程的细胞的种群动态进行建模。这种组合方法可用于优化微分协议中各个步骤的时间。
我们离b细胞替代治疗方案有多近?目前正在进行一项临床试验，以测试将干细胞来源的胰腺祖细胞移植到1型糖尿病患者体内的安全性和有效性，以恢复对血液中葡萄糖水平的控制。然而，移植的胰腺祖细胞仍需分化成熟为b细胞，才能实现有效的葡萄糖刺激insu lin分泌。既然我们不能控制它。细胞在体内暴露的信号因子，开发一种产品是可取的，当细胞仍在培养时分泌胰岛素对葡萄糖作出反应，并在移植后立即生效。此外，仅移植SC-B可能不足以治疗1型糖尿病，因为a细胞对严格控制胰岛激素分泌和全面调节血糖水平也至关重要。
Veres等人在解决其中几个问题上取得了很大的进展。他们提供了一个详细的scRNA-seq数据集，涵盖了胰岛细胞体外分化的主要步骤，这将有助于在不同的协议中描述信号因子改变时产生的细胞。他们研究的一个关键发现是，SC-a和SC-p可以同时被gen -，但古腾多crine SC-EC和增殖性非内分泌细胞也会出现。这一发现将为一种确定的、安全的治疗产品的生产提供信息，该产品将要求以高纯度分离SC-a和SC-B，并去除增殖祖细胞，以避免癌症的风险。最后，作者对scRNA-seq数据进行了详细的分析，发现了新的表面标记物和信号通路，将进一步改善胰岛细胞的分化和纯化过程。