Direct reprogramming of pancreatic nonendocrine cells into insulin-producing β-cells represents a promising approach for the treatment of insulin-dependent diabetes. However, its clinical application is limited by the potential for insertional mutagenesis associated with the viral vectors currently used for cell reprogramming. With the aim of developing a nonintegrative reprogramming strategy for derivation of insulin-producing cells, here, we evaluated a new approach utilizing synthetic messenger RNAs encoding reprogramming transcription factors. Administration of synthetic mRNAs encoding three key transcription regulators of β-cell differentiation-Pdx1, Neurogenin3, and MafA-efficiently reprogrammed the pancreatic exocrine cells into insulin-producing cells. In addition to the insulin genes expression, the synthetic mRNAs also induced the expressions of genes important for proper pancreatic β-cell function, including Sur1, Kir6.2, Pcsk1, and Pcsk2. Pretreating cells with the chromatin-modifying agent 5-Aza-2'-deoxycytidine further enhanced reprogramming efficiency, increasing the proportion of insulin-producing cells from 3.5 ± 0.9 to 14.3 ± 1.9% (n = 4). Moreover, 5-Aza-2'-deoxycytidine pretreatment enabled the reprogrammed cells to respond to glucose challenge with increased insulin secretion. In conclusion, our results support that the reprogramming of pancreatic exocrine cells into insulin-producing cells, induced by synthetic mRNAs encoding pancreatic transcription factors, represents a promising approach for cell-based diabetes therapy.

• Publikační typ
• časopisecké články MeSH

Transplantation of insulin-producing tissue is the only curative method for treatment of insulin-dependent diabetes mellitus. Currently, the sole source of transplantable insulin-producing tissue is the cadaveric pancreas, whose availability is three orders of magnitude bellow the clinical need. Published works in principle confirmed that readily available autologous and allogeneic tissues can be differentiated into insulin-producing cell grafts, which can cure diabetes in rodents. The fundamental problem is the lack of an effective and safe differentiation procedure. The key transcription factors controlling the natural beta-cell differentiation were characterized. Bioengineering methods allow for preparation of modified recombinant proteins, which can penetrate into target cells. This innovative project will create a set of modified transcription factors in order to effectively differentiate beta cells. We will evaluate in vitro and in vivo function of the obtained insulin-producing cell grafts.

Transplantace inzulín-produkující tkáně je jediným kurativním způsobem léčby diabetu závislého na inzulínu. Jedinou transplantabilní tkání produkující inzulín jsou dnes kadaverosní slinivky, jejichž dostupnost je řádově nižší než klinická potřeba. Zveřejněné práce v principu potvrdily, že ze snadno dostupných autologních a allogenních tkání lze diferencovat inzulín-produkující buňky, které jsou po transplantaci schopny vyléčit diabetes u hlodavců. Zásadním problémem dosavadních postupů je nízká efektivita diferenciace inzulín-produkujících buněk. Jsou známy klíčové transkripční faktory, které řídí přirozenou diferenciaci beta-buněk. Jsou dostupné bioinženýrské postupy, které umožňují přípravu rekombinatních bílkovin modifikovaných tak, aby pronikly do cílových buněk. V našem předkládaném projektu vytvoříme sadu modifikovaných transkripčních faktorů klíčových pro diferenciaci beta-buněk, využijeme je k optimalizaci diferenciačních podmínek a funkci takto zísaných buněk otestujeme in vitro a in vivo.

• MeSH
• inzulin MeSH
• messenger RNA MeSH

• Konspekt
• Patologie. Klinická medicína
• NLK Obory
• diabetologie
• NLK Publikační typ
• závěrečné zprávy o řešení grantu IGA MZ ČR