Far-red light-activated human islet-like designer cells enable sustained fine-tuned secretion of insulin for glucose control

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作者
Guiling Yu,Mingliang Zhang,Ling Gao,Yang Zhou,Longliang Qiao,Jianli Yin,Yiwen Wang,Jian Zhou,Haifeng Ye
出处
期刊:Molecular Therapy [Elsevier BV]
卷期号:30 (1): 341-354 被引量:2
标识
DOI:10.1016/j.ymthe.2021.09.004
摘要

Diabetes affects almost half a billion people, and all individuals with type 1 diabetes (T1D) and a large portion of individuals with type 2 diabetes rely on self-administration of the peptide hormone insulin to achieve glucose control. However, this treatment modality has cumbersome storage and equipment requirements and is susceptible to fatal user error. Here, reasoning that a cell-based therapy could be coupled to an external induction circuit for blood glucose control, as a proof of concept we developed far-red light (FRL)-activated human islet-like designer (FAID) cells and demonstrated how FAID cell implants achieved safe and sustained glucose control in diabetic model mice. Specifically, by introducing a FRL-triggered optogenetic device into human mesenchymal stem cells (hMSCs), which we encapsulated in poly-(l-lysine)-alginate and implanted subcutaneously under the dorsum of T1D model mice, we achieved FRL illumination-inducible secretion of insulin that yielded improvements in glucose tolerance and sustained blood glucose control over traditional insulin glargine treatment. Moreover, the FAID cell implants attenuated both oxidative stress and development of multiple diabetes-related complications in kidneys. This optogenetics-controlled "living cell factory" platform could be harnessed to develop multiple synthetic designer therapeutic cells to achieve long-term yet precisely controllable drug delivery.
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