利用微模組基材培育具葡萄糖刺激應答性組織工程胰島作為糖尿病研究與細胞治療之細胞來源

糖尿病是一種慢性内分泌疾病，病人會有高血糖徵狀。因為胰臟捐贈者稀少，學者較少有機會從人體 取得胰島細胞球進行糖尿病之成因、藥物與細胞治療等研究，取而代之從實驗動物(主要為大小鼠)身 上取得胰島細胞球作為研究工具。然而，胰島細胞在體外培養無法存活超過一週，且因分離技術之限 制，學者需要犧牲大量動物方可取得足量胰島細胞球供研究，這些原因皆限制了糖尿病研究之發展。 雖然實驗動物大量使用於藥物開發以及生醫器材評估上，學界已有廣泛的共識朝減量並往開發實驗 動物替代物方向發展。近期組織工程所培育出來的三維微組織(microtissue)或是類器官(organoid)已被 提議用在取代實驗動物。過去部分研究也曾嘗試利用懸浮培養等方式培養出胰島beta-細胞團塊作為 糖尿病研究使用，然而胰島細胞球主要由alpha-、beta-以及delta-三種細胞組成，這三種細胞有特殊 之排列結構，且細胞間會透過細胞連結蛋白通道而互相調控，因此單由beta-細胞組成之團塊其生理 表現並無法模擬正常胰島細胞球。在本計晝中，我們將以組織工程模式利用微模組基材培育含有 alpha-, beta-以及delta細胞，且具葡萄糖刺激回應性之仿生胰島細胞球。 第一年 大鼠胰島alpha-、beta-以及delta-三種細胞以不同細胞比例、密度與時間共養於不同表面改質/接枝之 微模組基層，以產生帶有三種細胞之三維仿生胰島細胞球。仿生胰島細胞球的大小、數目、存活率、 細胞活性、调亡、細胞種類分佈以及細胞連結通道蛋白（gap junction protein connexin; tight junction protein zona occludens 1, ZO-1)等將配評估。 第二年 組織工程仿生胰島細胞球之基因表現、生理特性以及功能將被評估，我們將建立一個周流系統以測試 仿生胰島細胞球對葡萄醣刺激的回應。此外，我們將利用核糖核酸干擾(RNAi)阻斷細胞連結通道蛋 白，以分析三種細胞間通訊與胰島素分泌之調控，並與單含有beta-細胞之細胞球與活體所分離出的 新鮮胰島細胞球做比較。 第三年 仿生胰島細胞球將被包埋於含有外分泌腺之水膠基質中，以培育組織工程胰臟。胰島内分泌細胞之基 因表現、升醣素、胰島素之分泌與外分泌腺的作用將被探討與評估。我們更將進一步使用動物模式驗 證本組織工程胰臟對於糖尿病動物血醣之調控，並作為後續糖尿病細胞治療之基礎。 本計晝目地為培育含有alpha-、beta-以及delta-三種細胞之具葡萄糖刺激回應性組織工程仿生胰島細 胞球，取代實驗動物以供糖尿病細胞研究、藥物篩選、ex vivo模式、或其他生物醫學運用。此外，這 些仿生胰島細胞球更可用於糖尿病寵物細胞治療之細胞來源。我們預期本仿生胰島細胞球將可促進 增進糖尿病與生醫研究之發展。