祖细胞属于成体干细胞,是未分化的多能或专能干细胞。与干细胞一样,能够自我更新和分化为成熟的细胞类型。但它们最重要的一个区别是:干细胞可以无限增殖,而祖细胞分裂的次数是有限的。
为了能在器官形成期间研究祖细胞的动态行为,研究人员将源自人干细胞的胰腺祖细胞接种在散布着不同的基质蛋白的载玻片上。他们发现不同胞外基质组分之间的相互作用改变胰腺祖细胞内的机械力。这些机械力是由位于细胞外的胞外基质和位于细胞内部的肌动蛋白细胞骨架之间的相互作用产生的。
胰腺祖细胞能够产生胰腺内分泌细胞和胰腺导管细胞(duct cell)。胰腺内分泌细胞包括胰腺中所有产生激素的细胞,比如位于胰岛内部的产生胰岛素的β细胞和产生胰高血糖素的α细胞,而胰腺导管细胞是位于胰腺导管内壁的上皮细胞。在这项新的研究中,这些研究人员发现接触胞外基质层粘连蛋白(laminin)会减少细胞内的机械力,从而指导胰腺祖细胞产生胰腺内分泌细胞。反之,接触纤连蛋白(fibronectin)会增加细胞内的械力,从而促进胰腺祖细胞产生胰腺导管细胞。
通过这项研究,产生胰岛素的β细胞如今能够利用人多能性干细胞更加经济地和可靠地制造出来,以便在未来用于治疗糖尿病。Semb说,“我们的发现开辟了新领域,这是因为它解释了多能性祖细胞在器官形成过程中如何分化为不同的细胞类型。它还为我们提供了在实验室中重建这个分化过程的方法,以便更精确地产生在诸如1型糖尿病和神经退行性疾病之类的严重疾病中丢失或遭受损伤的细胞,用于未来的细胞替换疗法。”