這項發現為未來開發糖尿病的治療方法開闢了新的道路

散佈於胰腺中的β細胞是人體中唯一擁有「許可證」來製造胰島素的細胞。但由於糖尿病患者的β細胞可能變得稀少或功能失調，科學家們一直在尋找其他可能可以被誘導來製造這種重要的葡萄糖調節激素的細胞。新發表在《Nature Medicine》上的一項研究中，來自以色列魏茲曼科學研究院（Weizmann Institute of Science）和美國耶魯大學醫學院（Yale School of Medicine）的研究人員意想不到地在胎兒腸道中發現可以製造胰島素的細胞。這個發現可能為未來開發糖尿病治療的方法開闢了新的方向。

當胎兒在子宮內成長時，許多細胞未來的命運仍未決定，細胞的身份會在一段時間內仍保有彈性。尤其是胎兒腸道中的細胞：在懷孕的第二個月，雖然腸道已經完全形成，但當它還在子宮內時，腸道不需要負責吸收食物或防止感染。魏茲曼分子細胞生物學系的Shalev Itzkovitz教授與耶魯大學醫學院的兒科醫生Liza Konnikova教授聯合分析胎兒腸道細胞仍然保有的可塑性，例如生產胰島素。這些細胞還沒有被未來的任務所束縛。

在這項研究中，Shalev的博士生Adi Egozi以及魏茲曼和耶魯大學的團隊使用一種叫做單細胞RNA定序的先進技術創建了胎兒腸道細胞圖譜。這項技術同時創建了數千個單一細胞的基因表現譜。研究人員將這些圖譜與新生兒腸道中的細胞進行比較，其中特別針對荷爾蒙分泌細胞進行研究，雖然這些細胞只佔所有腸道細胞的1%左右，但卻極為重要，因為它們釋放的荷爾蒙在身體的新陳代謝中起著關鍵的調節作用。

果不其然，比較的結果發現在胎兒小腸中稱為K/L的細胞能夠表現胰島素基因。到目前為止，人們只知道胰腺β細胞會表現這種基因。新生兒的小腸中雖然也具有K/L型的細胞，但與胎兒的腸道細胞不同，新生兒的小腸細胞不會表現胰島素。

科學家們將新發現的細胞稱為FIKL，其中F代表胎兒，而I代表胰島素。這些細胞只佔胎兒腸道中產生激素細胞的大約2%，或所有腸道細胞的0.0002，但它們的實際數量相對較多，這是因為人類腸道的內壁包圍了巨大的區域。（一個成年人的腸道內膜展開後大約有一個羽毛球場大小）。

除了製造胰島素的基因外，FIKL細胞還被發現表現了整個分子程序，可以支援激素的調控，包括感知葡萄糖的基因和確保胰島素從細胞中釋放的基因。此外，FIKL細胞被發現能大量製造胰島素。就像在β細胞中一樣，它們的胰島素基因非常活躍，製造了數以萬計的信使RNA分子，這個數量遠遠高於人類基因組中每個基因一次平均出現的大約10個分子。不僅如此，當科學家們對細胞內的RNA和其他分子進行成像時，出現了另一種與β細胞的相似處：β細胞和FIKL細胞都以類似的方式排列，也就是胰島素的信使RNA面向細胞的中心，而激素本身則積聚在細胞的外側，有利於其釋放。

Itzkovitz說：「這些與胰腺β細胞的相似之處是說得通的，因為胰腺和小腸大約在妊娠的第五周源起於胎兒的同一組織。」

為什麼胎兒腸道含有製造胰島素的細胞尚未明瞭。該研究中的細胞來自於一個胎兒組織庫，其母親的健康情況不明。懷孕有時會改變母親的胰島素和葡萄糖含量，所以有可能是為了應對母親的妊娠期糖尿病而開啟了胰島素程式，以幫助胎兒應對母親血液中的高葡萄糖量。腸道產生的胰島素也可能有局部作用，支援快速發育的腸道生長。

是什麼讓胰島素製造程式在出生時關閉也還是個未知數。然而，根據Itzkovitz的說法，關鍵問題是在它是否能被重新開啟。

Itzkovitz說：「也許有一天，這個製造胰島素的休眠程式可以在糖尿病患者身上被喚醒。如果是這樣的話，腸道內壁的細胞可以成為胰島素的絕佳來源，因為它們會不斷地更新；這對第一型糖尿病患者來說會特別有好處，他們的胰島素製造細胞不斷地被免疫系統破壞。」

在第二型糖尿病患者中，β細胞也經常因為需要處理過高的葡萄糖量，不堪負荷而崩潰消失。到目前為止，用細胞移植來治療糖尿病的研究主要仰賴幹細胞或用β細胞以外的基因工程細胞來產生胰島素。

Konnikova說：「我們發現的這個FIKL細胞的優勢是，它們天生含有製造胰島素的工作程式。如果我們能找到調節這個程序的線索，也許有一天我們就能根據需要去啟動它。」

研究參與者包括美國耶魯大學醫學院的Dhana Llivichuzhca-Loja和Blake McCourt；以色列魏茲曼分子細胞生物學系的Keren Bahar Halpern博士和Lydia Farack博士；以及美國匹茲堡大學（University of Pittsburgh）的Xiaojing An、Fujing Wang和Kong Chen博士。

資料來源：

https://wis-wander.weizmann.ac.il/life-sciences/while-waiting-food-surprising-fetal-gut-cells-make-insulin