“血管疾病折磨着世界上数亿人，”该研究的第一作者之一Chang-Hyun Gil说。“在这项研究中，我们关注的是2型糖尿病患者的视网膜血管。我们的结果证明了hipsc衍生的特异性中胚层亚群是安全、有效和可靠的，可作为一种新颖的治疗方法，用于修复血管疾病患者的缺血组织和血管。该研究结果为早期临床试验提供了基础。”
在最近发表在《科学进展》(Science Advances)杂志上的一项多位点早期研究中，研究人员对糖尿病和非糖尿病外周血细胞进行了基因重编程，将其转化为hipSCs，并使其成熟为特殊的血管修复细胞。注射到2型糖尿病小鼠(T2D)视网膜功能障碍动物模型后，结果显示视力和视网膜电图显著改善，血管灌注恢复。他们假设，hipSCs来源的血管修复细胞可能作为内皮前体的来源，在这些糖尿病患者体内显示血管修复特性。
Gil说:“与使用胚胎干细胞(ESCs)不同，基因工程的hipSCs不携带ESCs所具有的限制其可能使用的伦理挑战，而hipSCs在研究设计和作为人类疾病的细胞疗法的应用中，正日益被视为一种可行的替代方案。”
根据美国疾病控制和预防中心的数据，美国有超过3700万人患有糖尿病，占美国人口的11%以上。此外，与糖尿病相关的并发症在18岁至44岁的年轻人和45岁至64岁的成年人中都有所增加。这些并发症会引起主要的代谢紊乱，通过损害供应这些组织的大小微血管，损害心血管、视觉、周围神经和肾脏系统。2019年，超过11%的18岁及以上成年人报告有严重的视力问题或失明，超过187万成年人被诊断出患有主要心血管疾病。
“Gil博士的这项工作标志着诱导多能干细胞在治疗糖尿病并发症方面的应用迈出了里程碑式的一步。”
研究人员将hipSC转化为一种特定的中胚层亚群，该亚群经过浓缩后生成具有血管修复特性的内皮细胞，类似于内皮菌落形成细胞(ECFC)。内皮细胞是发现于血管、淋巴管和心脏内层的细胞，是调节血管功能和炎症反应的主要成分。内皮细胞控制血液流动和调节蛋白质从血液到组织的转移。
Gil说，表达KDR、NCAM1和ApLNR (KNA+中胚层)的特异中胚层亚群显示出分化为ECFC和在体内形成功能性血管的能力增强，中胚层群体纠正受损视网膜血管的血管变性。视网膜电图显示神经视网膜功能增强，视动性眼球震颤研究显示视力改善。
“下一步的转化工作是将hipSC分化为S-KNA+细胞的研究方案转化为大规模生产过程，”医学博士Mervin C. Yoder说，他是印第安纳再生医学和工程中心的荣誉退休教授和研究顾问，是该研究的另一位合著者，也是Vascugen公司的科学创始人，该公司致力于为微血管疾病引起的危及生命的疾病提供先进的治疗方法。“这项工作的某些方面已经通过印第安纳大学创新和商业化办公室获得了Vascugen公司的许可，该公司专注于从诱导多能干细胞中开发血管修复细胞。”
虽然hipSCs需要很长时间才能生长，但研究团队简化了过程，缩短了生长时间，使其更容易转化为修复眼部血管的人类疗法。
Chang-Hyun Gil, Dibyendu Chakraborty, Cristiano p. Vieira, Nutan prasain, Sergio Li Calzi, Seth D. Fortmann, ping Hu, Kimihiko Banno, Mohamed Jamal, Chao Huang, Micheli S. Sielski, Yang Lin, Xinxin Huang, Mariana D. Dupont, Jason L. Floyd, Ram prasad, Ana Leda F. Longhini, Trevor J. McGill, Hyung-Min Chung, Michael p. Murphy, Darrell N. Kotton, Michael E. Boulton, Mervin C. Yoder, Maria B. Grant. Specific mesoderm subset derived from human pluripotent stem cells ameliorates microvascular pathology in type 2 diabetic mice. Science Advances, 2022; 8 (9)