第一部分人脐带间充质干细胞分化为胰岛素分泌型细胞的机制研究诱导人脐带间充质干细胞（Uc-MSCs）分化为可以合成和分泌胰岛素的类胰岛团细胞,可以解决临床上胰岛移植供体来源不足、免疫排斥以及可能涉及的伦理道德等问题。探究启动Uc-MSCs定向分化为类胰岛团的机制,有望寻找潜在的药物作用靶标,从而促使自体胰腺MSCs细胞定向分化,对于有效缓解和治疗糖尿病将有重要意义。本课题利用RNA-sequencing技术研究Uc-MSCs细胞定向分化早期阶段涉及的mRNA水平变化的基因,找到并证实了对启动Uc-MSCs细胞早期分化相关通路和关键基因,其可能作为后续分化诱导剂作用的靶标。首先,本课题从新生儿脐带分离出Uc-MSCs细胞,在体外诱导Uc-MSCs分化为胰岛样的细胞团,该细胞团可以特异性地被双硫腙染成猩红色,高表达胰岛特异性基因,且在体外葡萄糖刺激下可以分泌胰岛素;将该类胰岛团移植到1型糖尿病小鼠肾包膜下可以显著降低小鼠血糖。说明,本课题成功建立了诱导Uc-MSCs定向分化为类胰岛团细胞的方法。其次,通过RNA-sequencing分析分化早期不同时间点的细胞样品（未分化、分化1.5小时、分化6小时）mRNA水平的变化,数据显示得到的差异基因显著富集于TGF-β signaling pathway,该通路的差异基因同样包含在与cell differentiation相关的基因集中,其中TGFB3表达量持续上调。表明,TGF-β signaling pathway和TGFB3可能在分化的早期进程中发挥重要作用。最后,通过通路抑制剂LY2109761抑制TGF-β signaling pathway观察到分化进程受到阻滞,通过序列特异性地shRNA抑制TGFB3的表达,同样阻滞了分化的进程。表明,TGF-β signaling pathway和TGFB3确实在分化的早期进程中发挥重要作用,其可能作为潜在药物作用靶点。第二部分人脐带间充质干细胞外泌体促胰岛再生的作用及潜在机制研究近年来,各种细胞来源的外泌体在疾病诊断和治疗方面显现出重要作用,其可递送自身的蛋白质、核酸等物质发挥细胞间通讯的作用或者作为载体包载其他药物靶向递送到病灶部位。已有研究表明间充质干细胞外泌体对糖尿病及其并发症具有治疗作用,本课题利用人脐带间充质干细胞（Uc-MSCs）的外泌体（exosomes）对1型糖尿病小鼠进行治疗,发现其具有修复胰腺组织胰岛形态上的完整性、促进胰岛再生的作用,为临床使用外泌体安全有效治疗地糖尿病提供新思路。首先,我们通过超高速离心法从Uc-MSCs细胞培养上清中分离得到其外泌体,其形态呈现圆形或椭圆形,粒径大小在30-150nm之间,且特异性表达外泌体标志物TSG101、CD9和CD63。其次,体外实验表明分离得到的外泌体可以浸润入厚度约1-2mm的胰腺组织中,并且通过促进胰腺导管细胞分化为胰岛β细胞的机制修复胰岛的完整性。最后,体内实验表明,分离得到的外泌体可以有效调节1型糖尿病小鼠的血糖,在一定程度上改善β细胞的功能。Uc-MSCs及其外泌体治疗组胰腺组织形态完整、胰岛数量增加,其可能机制主要是促进胰腺导管细胞分化为胰岛β细胞。综上,本课题证实Uc-MSCs细胞来源的外泌体促进1型糖尿病小鼠胰岛再生的作用,为其治疗糖尿病提供了新思路。