胰岛移植是糖尿病治疗的重要手段，目前面临的主要挑战是胰岛供体的短缺。既往研究表明，组织工程体外培养方法能够构建功能性类胰岛，但由于胰岛细胞球的独特三维结构，现行方法仍不能给胰岛细胞生长及成团提供最佳的三维细胞微环境。本文创建了一种基于水凝胶的胰岛β细胞三维培养微环境，通过调控水凝胶材料的多种力学性能，包括细胞黏附能力、弹性模量和应力松弛，发现非常适宜胰岛β细胞生长，并能够控制细胞自发形成三维多细胞球结构；另一方面，其胰岛素合成与分泌功能显著增强。同时，影响胰岛素合成、分泌相关的Pdx1、NeuroD1等基因在转录水平及蛋白表达水平均显著高于目前常用平面培养皿中的二维培养条件。此外，力学感应蛋白Piezo1及调控细胞骨架及形貌的Rac1的表达水平也明显提高。综上所述，我们创建了一种基于水凝胶的可以调控胰岛β细胞生长，并增强其胰岛素分泌功能的物理微环境的方法，对胰岛β细胞进行体外三维培养，本培养体系可以更好的提供胰岛细胞所需营养、进行物质交换，更接近胰岛细胞的最优生长条件，因而可促进胰岛素合成与分泌功能。
Overview of how microenvironmental properties of hydrogels couple to improve the insulin-secreting function of MIN6 cell.
该论文已在线发表，原文信息Miao Zhang, Sen Yan, Xueqin Xu, Tingting Yu, Zhaobin Guo, Ming Ma, Yi Zhang, Zhuxiao Gu, Yiwei Feng, Chunyue Du, Mengqi Wan, Ke Hu*, Xiao Han*, Ning Gu*. Three-dimensional cell-culture platform based on hydrogel with tunable microenvironmental properties to improve insulin-secreting function of MIN6 cells. Biomaterials 2021, 120684.
研究进展