类胰岛器官可为糖尿病治疗及个性化药物测试提供新方案。然而，由于成年胰腺组织缺乏再生能力，目前尚无法在体外扩增源自成年小鼠的胰岛簇或对其进行进一步传代。本研究描述了一种基于小分子的培养体系，其中含有的特定化合物能够扩增源自成年小鼠的胰腺簇，且这些簇表达的标记物与原代胰腺胰岛相似。此外，通过在微孔板上的聚集作用，可实现胰腺胰岛簇的短期传代。进一步的机制分析表明，培养基中的 WS6 与γ-氨基丁酸（GABA）有助于胰岛的扩增，而 AS8351 则有助于胰腺胰岛簇中胰岛素（Insulin）的表达。最后，研究人员开发了一种简易的小鼠胰岛眼球移植装置，提高了胰岛移植的简便性与速度。研究人员构建了源自成年小鼠胰腺组织的可扩增功能性类胰岛器官培养体系，拓展了类胰岛器官的成体组织来源，这是胰岛组织体外扩增及培养基开发的重要步骤。获取大量源自同一个体的胰岛对于糖尿病的未来治疗，尤其是胰腺再生及个性化药物的应用至关重要。
**成年小鼠胰腺胰岛体外扩增与功能维持的研究解读**
糖尿病作为一种慢性代谢性疾病，严重威胁人类健康并造成巨大经济负担。传统药物治疗难以解决胰腺胰岛素分泌不足的根本问题，而胰岛移植受限于供体短缺。尽管类器官技术发展迅速，已成功构建多种器官类器官，但成年胰腺胰岛因再生能力弱，难以像肠道等组织那样实现长期体外扩增与传代。现有研究多依赖诱导多能干细胞（iPSCs）或人多能干细胞（hPSCs）分化，或直接利用成体中极少量的特定细胞（如 Procr+细胞），存在产量低、操作复杂或遗传修饰繁琐等局限。此前虽有研究报道了可扩增孕鼠及野生型大鼠胰岛簇的培养基（PIEM），但针对生物实验更常用的野生型小鼠成年胰岛簇的扩增尚未见报道。因此，开发一种能有效扩增成年小鼠胰岛簇并维持其功能的培养体系，对于糖尿病机制研究、药物筛选及再生医学具有重要意义。本研究旨在填补这一空白，发表于《Biochemistry and Biophysics Reports》。
为开展此项研究，研究人员选取 6 月龄雄性 C57BL/6 野生型小鼠为样本来源，通过胶原酶灌注法分离纯化胰腺胰岛。研究核心在于筛选并优化由多种小分子化合物、生长因子及激素组成的无血清培养基配方。关键技术手段包括：利用倒置显微镜结合 ImageJ 软件定量分析胰岛簇表面积变化以评估扩增效率；通过免疫荧光染色检测胰岛素（Ins）、胰高血糖素（Gcg）、胰腺十二指肠同源盒 1（Pdx1）及增殖细胞核抗原 Ki67 等标记物，以鉴定细胞类型特异性及增殖能力；采用实时荧光定量聚合酶链反应（qRT‒PCR）检测多种胰腺关键基因的表达水平；利用葡萄糖刺激胰岛素分泌（GSIS）实验结合酶联免疫吸附测定（ELISA）验证类器官的功能完整性；通过 RNA 测序（RNA-seq）及基因集富集分析（GSEA）探究分子机制；此外，还创新性地利用微孔板聚集法尝试胰岛簇的传代，并设计了一套简易装置实现小鼠前房胰岛移植。
**研究结果**
**2.1 用于胰腺胰岛簇体外扩增的全小分子培养基**
研究人员通过文献综述与实验筛选，历经基础培养基、NO3 扩增培养基及 NO4 功能培养基三个阶段，最终确立了包含 14 种化学物质、激素及常规营养成分的 NO4 培养基。该配方成功实现了野生型小鼠胰岛簇的体外扩增与胰岛素表达维持。
**2.2 原代胰腺胰岛簇的体外扩增**
实验结果显示，在基础培养基中培养的胰岛簇表面积在 10 天内无显著变化；而在 NO3 和 NO4 培养基中，胰岛簇表面积在 10 天内增加了 2.0-2.5 倍。细胞计数表明，NO4 组培养 10 天后的细胞数量约为初始过夜培养组的 2 倍，证实了该体系具备显著的扩增能力。
**2.3 扩增后的胰腺胰岛簇维持胰岛素分泌**
免疫荧光染色显示，NO3 和 NO4 组类器官均表达胰岛素和胰高血糖素，且 Pdx1 呈阳性，Ki67 高表达，表明其保留了胰腺特征且具有强增殖力。qRT‒PCR 结果显示，NO4 组中胰岛素基因（Ins2）的表达量显著高于 NO3 组，接近原代水平。GSIS 实验进一步证实，NO4 组类器官在高糖刺激下胰岛素分泌量显著增加，证明其具备功能性。
**2.4 WS6、GABA 和 AS8351 在培养基中的关键作用**
机制筛选发现，小分子 WS6 单独作用即可显著促进增殖，而与 GABA 联用时效果更佳，是胰岛簇扩增的关键驱动力。RNA-seq 及 GSEA 分析表明，NO3 组主要富集细胞扩增相关基因，而添加了 AS8351 的 NO4 组则高表达细胞成熟相关基因。研究推测 AS8351 作为组蛋白赖氨酸去甲基化酶 5B（KDM5B）抑制剂，可能通过重构特定组蛋白修饰域促进胰岛成熟。
**2.5 胰腺胰岛簇的有限传代**
研究人员利用微孔板聚集法将消化后的单细胞重新聚集成簇。结果显示，P0 代和 P1 代胰岛簇在体外能维持短暂扩增（P1 代 10 天内面积增加 1.5 倍）并保留分泌功能，但 P1 代增殖能力减弱，且因细胞数量不足及结构完整性受损，未能成功获得 P2 代，表明目前仅能实现有限传代。
**2.6 胰腺胰岛移植**
研究人员开发了一种由注射器、橡胶管及玻璃管组成的简易移植装置，成功将扩增后的胰岛簇移植至小鼠眼球前房。该装置操作简便，可在 10 分钟内完成移植，并通过立体显微镜清晰观察到存活的移植胰岛。
**讨论与结论**
本研究开发的 NO4 培养基通过优化小分子组合（特别是 WS6+GABA 促进扩增，AS8351 促进成熟），成功解决了野生型成年小鼠胰岛簇体外难扩增的难题。虽然目前仅能实现至 P1 代的短暂传代，且具体分子机制（如 KDM5B 轴）尚需深入验证，但该体系为获取大量成人来源的功能性胰岛提供了新途径。结合简易的眼球移植技术，该平台在糖尿病疾病建模、高通量药物筛选及再生医学研究领域展现出重要的应用潜力。研究结论指出，未来应更倾向于从成体组织来源开发类器官，以利用其低免疫原性和获取便捷性优势，推动胰腺疾病的治疗与研究。
打赏
