NA0762糖尿病细胞治疗技术进展——根治糖尿病的新选择LQXZ仅供医疗卫生专业人士参考Nair,G.G，NatRevEndocr
inol，2020Sep;16(9):506-518内容根治糖尿病的新选择：细胞治疗根治糖尿病的新选择：细胞治疗细胞治疗的进
展：胰岛移植/干细胞移植细胞治疗的挑战：生产平台/质量控制/免疫保护1型糖尿病：免疫破环致β细胞功能障碍，需终生胰岛素治疗《中国
1型糖尿病诊治指南》由于胰岛素分泌绝对不足，T1DM患者需终生胰岛素替代治疗以维持生命1,AnnBucholtz.Chapt
er10–SuddenDeathinAdults.DeathInvestigation,2015,Pages1
93–250.2,《中国1型糖尿病诊治指南》（2012年版）2型糖尿病晚期：β细胞功能亦近乎衰竭，也需多次胰岛素注射糖尿
病前期(IFG，IGT)糖尿病300250200150100500胰岛素抵抗相对功能(%)胰岛素水平β细胞不断衰竭4003503
0025020015010050餐后血糖血糖(mg/dL)空腹血糖-15-10-50
51015202530糖尿病病史(年)Kendal
lDM,etal.AmJMed.2009;122(6Suppl):S37-50.基于患者需求，糖尿病细胞治疗的必要
性补充外源性胰岛素，不能根治糖尿病，需每日多次注射，且有低血糖风险持续血糖监测和人工胰腺，虽可改善预后，但仍不能长期将HbA1C控
制在目标范围某些患者不愿佩戴人工胰腺，因需同时佩戴几个笨重设备（如传感器、胰岛素泵和监测器）因此，临床患者仍需寻找恢复内源性胰岛素
的新方法根治糖尿病的新选择：细胞治疗为恢复内源性胰岛素分泌带来希望Nair,G.G，NatRevEndocrinol，202
0Sep;16(9):506-518糖尿病细胞治疗定义糖尿病细胞治疗定义所有以恢复β细胞数量和功能为目的的治疗方式，都可以叫糖尿
病细胞治疗包括以下常见方式（前2种最常见）胰岛移植直接补充β细胞干细胞定向分化为β细胞近缘体细胞转分化为β细胞工程合成细胞模仿β细
胞功能……Nair,G.G，NatRevEndocrinol，2020Sep;16(9):506-518糖尿病细胞治疗理论
基础——功能性β细胞的概念功能性β细胞需具有以下能力：在营养物质刺激下，具有动态双相胰岛素分泌的功能，去除刺激后，胰岛素分泌迅
速停止对肠道和神经系统信号有反应具有调控以下功能的基因表达：胰岛素合成、包装成颗粒、葡萄糖敏感、刺激分泌耦合和胰岛素外分泌抑制可能
导致异常胰岛素分泌的不允许基因诱导线粒体氧化磷酸化，活性线粒体氧化还原穿梭于线粒体偶联因子的产生…Nair,G.G，NatRe
vEndocrinol，2020Sep;16(9):506-518第一部分小结无论1型或2型糖尿病，均存在β细胞功能损害，
需外源性胰岛素治疗，补充外源性胰岛素，需每日多次注射，且有低血糖风险持续血糖监测和人工胰腺，虽可改善预后，但仍不能长期将HbA1C
控制在目标范围，且很多患者不愿长期佩戴人工胰腺的诸多装置根治糖尿病，需着眼于恢复β细胞的数量及功能，以胰岛移植和干细胞移植为代表的
细胞治疗，是目前研究的新方向内容根治糖尿病的新选择：细胞治疗细胞治疗的进展：胰岛移植/干细胞移植细胞治疗的挑战：生产平台/质量
控制/免疫保护细胞治疗分类根据细胞治疗的移植物来源，主要分为以下两种方式干细胞移植胰岛移植直接从同种或异种胰腺中，分离纯化胰岛细胞
后移植多种组织来源干细胞直接移植或体外定向分化为β细胞后移植胰岛移植：同种胰岛移植胰岛移植的前身是胰腺移植，但胰腺移植手术复杂且术
后并发症多，而糖尿病患者，其胰腺外分泌功能正常，仅需有内分泌功能的胰岛细胞，因此，胰腺移植逐渐简化为胰岛移植同种胰岛移植定义：从人
体胰腺（多为心源性死亡供体）提取成熟胰岛细胞，纯化培养鉴定为β细胞后，直接移植入糖尿病患者体内胰岛移植部位主要部位：肝门静脉内输注
，直接作用于肝脏，符合生理胰岛素途径其他部位：比如肌肉、腹腔、脾脏、胰腺被膜下和肾包膜下面临的问题：胰腺供体短缺供体供体受体胰岛细
胞肝门静脉内输注胰腺分离后的胰岛细胞同种胰岛移植示意图黄孝伦，中华移植杂志，August2017,vol.11.No.3,13
8-142胰岛移植干细胞移植胰岛移植：异种胰岛移植同种胰岛移植常面临胰腺供体短缺的问题，遂开发出异种胰岛移植异种胰岛移植定义：直接
从异种动物胰腺中（一般选择无菌环境下养殖猪的胰腺作为供体）分离纯化胰岛细胞后移植异种胰岛移植为什么选择猪作为供体猪胰岛获取简单猪胰
岛素结构与人最为相近猪血糖调节与人类似异种胰岛移植面临的问题异种免疫排斥反应猪内源性逆转录病毒感染异种胰岛移植示意图黄孝伦，中华移
植杂志，August2017,vol.11.No.3,138-142胰岛移植干细胞移植胰岛移植：明显改善患者血糖控制一项在北美
8个中心进行的3期临床研究，对48名病程大于5年的成人1型糖尿病患者进行人胰岛移植，检测移植后血糖改善情况，并检测外源性胰岛素用量
和C肽水平的变化HbA1c水平：胰岛移植后第75天，第365天及第730天时，患者平均HbA1c明显降低，分别与基线相比，p值均<
0.001HbA1c<7.0%患者比例：胰岛移植后第75天，第365天及第730天时，HbA1c<7.0%的患者比例明显上升，分
别与基线相比，p值均<0.001HERINGBJ，DiabetesCare，2016;39:1230–1240胰岛移植干细胞移
植胰岛移植：明显减少患者外源性胰岛素用量，提高C肽水平一项在北美8个中心进行的3期临床研究，对48名病程大于5年的成人1型糖尿病患
者进行人胰岛移植，检测移植后血糖改善情况，并检测外源性胰岛素用量和C肽水平的变化外源性胰岛素用量：胰岛移植后第75天，第365天及
第730天时，外源性胰岛素用量均明显减少，分别与基线相比，p值均<0.001C肽水平：胰岛移植后第75天，第365天及第730天时
，C肽水平明显升高，0分钟，60分钟，90分钟时测得C肽值，分别与基线时相同时间测得值相比，p值均<0.0003HERINGB
J，DiabetesCare，2016;39:1230–1240胰岛移植干细胞移植2017年，美国制定《临床胰岛移植标准化操作流
程》极大提高了胰岛制备临床成功率1，胰腺消化酶灌注2，放入“胰腺消化罐”消化3，胰腺消化4，胰岛细胞提取及纯化5，胰岛细胞培养6，
胰岛细胞质量鉴定7，胰岛细胞移植2017年美国制定的《临床胰岛移植标准化操作流程》包括以上7个步骤ShapiroAM[J].
NatRevEndocrinol,2017,13(5):268‐277胰岛移植干细胞移植2019年，中国达成《临床胰岛制备技术
专家共识》极大推动了胰岛移植临床转化2019年，中华医学会器官移植分会胰腺小肠移植学组，发表了《中国临床胰岛制备技术专家共识》。共
识详述了包括胰腺筛选，胰腺获取及保存，胰腺消化，胰岛纯化，胰岛培养，胰岛质量鉴定等六大部分的内容，标志着我国也逐步形成了适合中国人
群的胰岛制备方法中国临床胰岛制备技术专家共识[J].中华器官移植杂志,2019,40(9):515-518胰岛移植干细胞移植胰岛
移植临床转化：ClinicalTrials.gov糖尿病胰岛移植临床试验总数165个(截止2021年5月)https://cli
nicaltrials.gov/ct2/results?cond=Diabetes&term=islet+transplantat
ion&cntry=&state=&city=&dist=胰岛移植干细胞移植细胞治疗分类根据细胞治疗的移植细胞来源，主要分为以下2
个方向干细胞移植胰岛移植直接从同种或异种胰腺中，分离纯化胰岛细胞后移植多种组织来源干细胞直接移植或体外定向分化为β细胞后移植干细胞
移植定义干细胞移植定义：不同来源的干细胞直接移植，或体外定向分化为β细胞后移植，以增加患者内源性胰岛素分泌，改善血糖控制的方法与胰
岛移植的区别：后者需从供体成熟的胰腺中分离和提取胰岛细胞后移植（一般1例T1DM患者需２至３例供者的胰岛，才可维持正常血糖），所以
，常常供体短缺，而干细胞移植只要在临床前阶段解决了技术问题，则可大批量工业生产，解决了以上问题干细胞体外诱导干细胞直接移植Β细胞功
能异常干细胞移植免疫保护装置干细胞移植简要示意图胰岛移植干细胞移植干细胞分类：按照来源分为成体干细胞和人多能干细胞两大类名称来源移
植方式成体干细胞间充质干细胞（骨髓、脂肪、脐带血间充质干细胞）胰腺干细胞肝脏干细胞…广泛存在于成体组织和器官中，平时处于静止状态，
机体受损伤时，可在局部微环境诱导下，向损伤组织细胞类型分化，进行修复直接移植体外诱导后再移植人多能干细胞胚胎干细胞胚囊内细胞团中的
二倍体细胞，可从植入子宫内膜前的囊胚中获得体外诱导后再移植诱导性多能干细胞由外周血单个核细胞或真皮成纤维细胞，重新编程获得胰岛移植
干细胞移植干细胞移植方式胰岛移植干细胞移植干细胞移植方式一：直接移植干细胞直接移植的原理：糖尿病患者常有胰岛的自身免疫损伤，向其
直接输入成体干细胞，因成体干细胞具有的自趋性和分化性，它们能在胰岛部位定居并分化为β细胞治疗方式：干细胞直接胰腺内注射或静脉注射作
用机制：直接在体内分化为β细胞1直接接触或分泌细胞因子，调控T细胞功能2，3直接接触或分泌细胞因子，保护β细胞不受免疫或氧化损伤，
减弱胰岛素抵抗4干细胞直接移植，干细胞的自趋性与分化性1，DongQY,［J］.ClinInvestMed，2008,31
（6）：E328-E337；2，XvJ,［J］.CellTissueRes,2017,368（2）：239-248；3，
RahaviH，［J］.JDiabetesRes,2015：878535；4，ZangL,［J］.Diabetol
MetabSyndr,2017,9：36.胰岛移植干细胞移植Meta分析提示：不同来源成体干细胞直接移植治疗1型糖尿病疗效不一
致一项探索成体干细胞直接移植治疗1型糖尿病有效性的Meta分析，数据涉及6项149名1型糖尿病患者干细胞治疗，静脉注射：脐血细胞
（UCB），脐带间充质干细胞（UC-MSCs），骨髓造血干细胞（BM-HSCs），主要分析从基线到不同干细胞移植后6个月或12个月
，C肽峰值以及HbA1c的变化UCB:脐血细胞BM-HSCs：骨髓造血干细胞UC-MSCs:脐带间充质干细胞上图ABC，3个
柱形图，描绘了不同类型干细胞移植后6个月或12个月C肽峰值水平和HbA1c的变化。A-C分别表示静脉注射UCB(脐血细胞)(n=6
1)和静脉注射UC-MSCs(脐带间充质干细胞)(n=15)和静脉注射BM-HSCs(骨髓造血干细胞)(n=82)。其中，前两种
干细胞移植后疗效均不显著，仅有最后一种静脉注射BM-HSCs(骨髓造血干细胞)达到了显著治疗效果，表示P<0.0001Ah
medEl-Badawy，PLoSOne，2016Apr13;11(4):e0151938.doi:10.1371/j
ournal.pone.0151938胰岛移植干细胞移植Meta分析提示：不同来源成体干细胞直接移植治疗2型糖尿病疗效也不一致
同一篇Meta分析，也探索成体干细胞直接移植治疗2型糖尿病有效性，数据涉及7项224名2型糖尿病患者干细胞治疗，静脉注射UC-MS
Cs和PD-MSCs，胰内注射UCB和BM-MNCs，主要分析从基线到不同干细胞移植后6个月或12个月，C肽峰值以及HbA1c的变
化PD-MSCs:胎盘源性间充质干细胞UC-MSCs:脐带间充质干细胞UCB:脐血细胞BM-MSCs:骨髓间充质干细胞上图
ABCD，4个柱形图，描绘了不同类型干细胞移植后6个月或12个月C肽峰值水平和HbA1c的变化。A-D分别表示胰内注射UCB(脐血
细胞)(n=3)和静脉注射UC-MSCs(脐带间充质干细胞)(n=22)和静脉注射PD-MSCs(胎盘源性间充质干细胞)(n=10
)和胰内注射BM-MNC(骨髓间充质干细胞)(n=107)。其中，前三种干细胞移植后的疗效均不显著，仅有最后一种胰内注射BM-MN
C(骨髓间充质干细胞)达到了显著治疗效果，表示P<0.0001AhmedEl-Badawy，PLoSOne，2016
Apr13;11(4):e0151938.doi:10.1371/journal.pone.0151938胰岛移植干细胞移植
干细胞直接移植，临床疗效不一致的可能原因干细胞直接移植疗效不一致的可能原因不同种类干细胞移植后，细胞自趋性和分化潜能不一致不同移植
途径疗效不一致，临床试验中经胰背动脉胰内灌注疗效优于静脉注射不同临床试验中，治疗效果与治疗次数成正比，提示干细胞移植治疗可反复进行
AhmedEl-Badawy，PLoSOne，2016Apr13;11(4):e0151938.doi:10.1371
/journal.pone.0151938胰岛移植干细胞移植干细胞移植方式二：体外诱导后再移植（以人多能干细胞为例展示流程图）人多
能干细胞成熟β细胞不成熟β细胞第2步第3步第1步胰岛素颗粒第1步：获取人多能干细胞，主要包括2种来源：胚胎的内细胞团获取的胚胎干细
胞（hESCs）或患者体细胞重编程获得的诱导多能干细胞（iPSCs)第2步：模拟人胰腺形成过程中活跃的信号通路（如添加YAP,W
nt,ITGA5或Notch）促使人多能干细胞直接分化为不成熟的β细胞第3步：调整TGFβ（转化生长因子β）信号出现，使不
成熟β细胞获得动态胰岛素分泌特性，进一步分离不成熟细胞，使β细胞聚集成胰岛样聚集体第4步：成熟β细胞产品规模生产后，移植回患者体
内，以逆转糖尿病获取定向分化调整TGFβ信号出现胚胎干细胞分离不成熟细胞，使β细胞聚集成胰岛诱导多能干细胞重编程胰腺小管细胞外周血
单个核细胞细胞产品规模生产并移植回患者体内皮肤成纤维细胞第4步逆转糖尿病流程图：人多能干细胞体外诱导分化为成熟β细胞后再移植Nai
r,G.G，NatRevEndocrinol，2020Sep;16(9):506-518胰岛移植干细胞移植干细胞体外诱导后
再移植：β细胞基因表达更高一项在1型糖尿病大鼠中观察诱导分化和未诱导分化的骨髓间充质干细胞（MSCs）治疗效果的动物试验，采用Ex
endin-4和TGFβ诱导MSCs向β细胞分化，通过检测β细胞特异性基因定量表达，及胰岛素和血糖水平，评价分化与未分化骨髓间充质
干细胞的治疗效果大鼠分化期骨髓间充质干细胞DTZ染色A：骨髓间充质干细胞（MSCs）分化10天后开始形成细胞簇B：
分化20天后收集的细胞团C.D.E：分化25天后，细胞团形成明显的球状结构基因表达量：使用分化和未分化的MSCs
移植，均可显著提高除smad-2基因外的所有基因表达，与未分化MSCs相比，分化的MSCs移植后β细胞基因表达更高β细胞特异性基因
在胰腺中的基因表达M.A.WassefH.FouadBiochemBiophysRep2016Mar;5:4
68–475胰岛移植干细胞移植干细胞体外诱导后再移植：血糖改善更明显对1型糖尿病大鼠，无论移植未分化或经过体外诱导分化后的骨髓间充
质干细胞（MSCs），均能明显改善胰岛素及血糖水平，但经体外诱导分化后的MSCs移植，具有更显著的效果血糖水平无论移植分化或未
分化的骨髓间充质干细胞，均可导致血糖水平显著降低，但诱导分化后再移植的这一组，降低更明显（表现为移植2个月后，血糖水平则恢复正常）
胰岛素水平无论移植分化或未分化的骨髓间充质干细胞，均可导致胰岛素水平显著升高，但诱导分化后再移植的这一组，升高更明显M.A.Wa
ssefH.FouadBiochemBiophysRep2016Mar;5:468–475胰岛移植干细胞移植不同
来源干细胞移植优缺点比较干细胞名称移植方式优点缺点成体干细胞间充质干细胞（骨髓、脂肪、脐带血间充质干细胞）胰腺干细胞肝脏干细胞…直
接移植体外诱导后再移植来源广泛从自体组织分离，无免疫原性从自体组织分离，无伦理学问题低成瘤性缺乏特异性标志分子，分离纯化及鉴定技术
比较困难不同细胞之间，在体外及体内，分化能力均存在较大变异性人多能干细胞胚胎干细胞体外诱导后再移植体外定向分化能力强移植后细胞存活
率高必须摧毁人类早期胚胎获取，一直有伦理争论免疫原性潜在成瘤性诱导性多能干细胞体外诱导后再移植体外定向分化能力强移植后细胞存活率高
移植细胞来自自体组织，无免疫原性，无伦理学问题体外诱导技术要求高胰岛移植干细胞移植干细胞移植临床转化：ClinicalTrial
s.gov糖尿病干细胞移植临床试验总数186个(截止2021年5月)全球干细胞移植三足鼎立局面已经形成：中国、美国、欧洲三足鼎立
，是在此领域内最活跃的地区，其中，我国科学家运用干细胞移植治疗糖尿病及其并发症的临床研究已获得数项突破性成果。这些成果不仅使患者病
情得到缓解，更对我国干细胞研究国际地位的提升、国内细胞治疗相关政策的制定，起到了积极的推动作用https://clinicaltr
ials.gov胰岛移植干细胞移植第二部分小结经典的糖尿病细胞治疗，根据移植物来源，分为胰岛移植和干细胞移植2个方向胰岛移植是
直接从同种或异种胰腺中，分离纯化胰岛细胞后移植，存在供体短缺及术后需长期使用免疫抑制剂等问题，但因其技术相对简单，目前临床转化比较
充分干细胞移植是多种组织来源干细胞直接移植或体外定向分化为β细胞后移植，不同来源干细胞移植有不同的优缺点。虽然干细胞移植技术要求高
，但因其可工业化批量生产而成为目前最热门的研究方向内容根治糖尿病的新选择：细胞治疗细胞治疗的进展：胰岛移植/干细胞移植细胞治疗
的挑战：生产平台/质量控制/免疫保护细胞治疗挑战一：开发高效生物加工平台第2代滚轮瓶第3代袋式生物反应器第1代多板系统细胞治
疗生物加工平台的演进第1代：多板系统，多个平行板组成的2D系统缺点：各种生产中所需的可溶性因子传质不良第2代：滚轮瓶，在轨道搅拌
下旋转，将干细胞分化为低粘附多孔板中的聚集体。缺点：仍不能解决表面积体积比的问题。细胞收获时劳动密集型，污染风险大第3代：波浪搅拌
生物反应器（又叫袋式生物反应器）细胞在一次性袋子中培养，使用探针监测培养环境缺点：难以批量生产，适合单病人生产第4代：悬浮搅拌
生物反应器，已成为设施中的主力优点：可控:可动态监测并控制风潮，溶解02，培养，pH，温度灵活:细胞可直接在反应器里生长
和分化为聚集体，并附着在微载体上，随后封装批量:可提供106-107细胞/ml的细胞数量级生产规模第4代搅拌悬浮生物反应
器细胞治疗生物加工平台演进示意图Nair,G.G，NatRevEndocrinol，2020Sep;16(9):506-5
18细胞治疗挑战二：质量控制参数要求高，工艺复杂从人多能干细胞生产β细胞(或胰岛)生物工艺变量包括：温度，pH值，溶解02培养方
案：基版或分化刺激细胞密度和微载体密度骨料粒度分布搅拌速度人多能干细胞来源β细胞(或胰岛)质量参数效能：葡萄糖敏感，具有葡萄糖刺
激型胰岛素分泌与双相胰岛素分泌身份：胰岛素阳性，PDX1+，GLUT1+，MAFA+，CHGA+(泛内分泌标记物)，UCN
3+安全性：排除未分化的多能干细胞和仅部分分化的细胞，排除多激素细胞细胞数量：约5×108β细胞/70kg体重，或>7000IE
Q/kg体重，根据细胞/胰岛的质量，数量可能要求更高IEQ：胰岛当量，相当于直径150微米的胰岛Nair,G.G，NatRev
Endocrinol，2020Sep;16(9):506-518细胞治疗挑战三：免疫保护若不能有效控制排斥反应，移植细胞将会被
免疫系统排斥而导致移植失败，目前主要的解决方案为：1，全身免疫抑制剂的应用2，局部免疫阻断：干细胞结合组织工程材料后再移植3，干细
胞免疫教育全身免疫抑制剂局部免疫阻断干细胞免疫教育全身免疫抑制剂的应用他克莫司目前临床常用方案诱导方案：抗胸腺细胞球蛋白+依那西普
维持方案：西罗莫司（不耐受可换为吗替麦考酚酯）+他克莫司西罗莫司依那西普抗胸腺细胞球蛋白+7+8+9+10+14+28+6+5+
4+3+2+10-1-2胰岛移植时间（天）随免疫抑制剂更新换代，胰岛移植的免疫抑制方案一直在进步2000年前，肾上腺皮质激素是免疫
抑制方案的主要组成部分，但其存在致糖尿病风险，且会损伤移植的胰岛细胞2000至2006年间，多采用Edmonton免疫抑制方案，虽
胰岛移植成功率有所提高，但随时间延长，50%至80%的患者胰岛移植物逐渐丢失目前临床多采用Hering等提出的免疫抑制方案（如左图
），该方案进一步提高了胰岛移植的成功率HeringBJ[J].JAMA,2005,293(7):830-835局部免疫阻断
：细胞结合组织工程材料后再移植原理：利用组织相容性材料做成的免疫隔离装置，对移植细胞进行包埋后再移植，可隔绝自身免疫系统对植入细胞
的排异反应免疫隔离装置需满足：对自身免疫系统（免疫细胞、免疫球蛋白、补体等大分子）进行隔离，但允许小分子物质（葡萄糖、胰岛素、氧
分子、细胞代谢产物）自由交换结合材料来源：研究最充分的是从天然海藻中提取的海藻酸盐，以及聚四氟乙烯(PTFE)双层结构等名称结合
材料来源1胰岛纸海藻酸盐2胰岛球三唑硫吗啉氧化物(TMTD)海藻酸盐3PEC-Encap微囊细胞递送系统聚四氟乙烯(PTFE)双层
结构常见组织工程材料分类全身免疫抑制剂局部免疫阻断干细胞免疫教育常见材料1：海藻酸盐胰岛纸Cerco-Medical公司用海藻酸盐
做成的纸片状结构（名为胰岛纸IsletSheet），为植入方便，每张胰岛纸约4×8×0.25cm大小，可放置10万个胰岛细胞，
预计皮下移植6张这样的胰岛纸，可使一名患者脱离外源性胰岛素的使用储存胰岛细胞的核心聚合物网，存在于包含胰岛细胞的核心中，以提供物理
强度半透膜提供免疫保护生物相容性外膜海藻酸盐胰岛纸横截面图StorrsR，[J]．AnnNYAcadSci，2001，9
44(1)：252-266全身免疫抑制剂局部免疫阻断干细胞免疫教育海藻酸盐胰岛纸植入，明显改善血糖控制在一只对胰腺切除犬进行的动物
实验中，在其大网膜植入含有同种异体胰岛细胞的6张胰岛纸（含大约75000个胰岛当量细胞），观察胰岛纸植入的治疗效果。每日上午对犬喂
食一次标准食物，并允许其随意进食，监测其上午喂食前空腹血糖（AM血糖）及下午随机血糖（PM血糖）。为对比治疗效果，在植入术后第84
天时手术去除胰岛纸，检测去除胰岛纸后的血糖变化。研究者在切除胰腺前，以及胰岛纸植入后30天和60天时，还进行了静脉葡萄糖耐量试验（
IVGTT），以对比血糖改善情况胰岛纸植入胰岛纸去除血糖控制：植入含有同种异体胰岛细胞的胰岛纸后，可将胰腺切除犬的空腹（AM血糖）
及随机血糖（PM血糖）维持在正常水平（低于150mg/dL），而第84天去除胰岛纸后，血糖水平在7天内迅速恶化为糖尿病状态（上升到
200mg/dL以上）IVGTT：静脉葡萄糖耐量试验提示，尽管在植入后30天和60天，未达到切除胰腺前水平，但血糖控制水平仍然有改
善StorrsR，[J]．AnnNYAcadSci，2001，944(1)：252-266全身免疫抑制剂局部免疫阻断干细
胞免疫教育常见材料2：海藻酸盐胰岛球胰岛球植入，能减少免疫细胞数量及改善血糖控制用TMTD(三唑硫吗啉氧化物)修饰的海藻酸盐做成1
.5mmTMTD海藻酸盐胰岛球，可保护干细胞不被免疫系统识别，移植后维持正常血糖水平一项对STZ建模的1型糖尿病小鼠进行胰岛球移植
治疗（装载干细胞来源的β细胞），检测小鼠的各种免疫细胞变化及血糖控制情况巨噬细胞数量中性粒细胞数量CD8-T细胞数量B细胞数量时间
（天）血糖控制（如上图）：植入后，1型糖尿病小鼠血糖可迅速恢复正常（红色曲线），并长期维持达到健康小鼠水平（绿色曲线）减少免疫细
胞数量（如上图）：1.5mmTMTD海藻酸盐胰岛球能抑制先天性免疫细胞群的活化，表现为明显减少诸如巨噬细胞（Macrophage
）中性粒细胞（Neutrophils）B细胞以及CD8-T细胞的数量。其中，直径1.5mm的TMTD海藻胰岛球包装的干细胞来源的
β细胞，效果最明显，明显优于既往常规使用的直径0.5mm胰岛球IVGTT（如上图）：植入后第174天，IVGTT提示小鼠血
糖改善明显（绿色曲线），与健康小鼠相似（蓝色曲线）ArturoJ.VegasNatMed.2016March;2
2(3):306–311.全身免疫抑制剂局部免疫阻断干细胞免疫教育常见材料3：PEC-Encap微囊细胞递送系统ViaCyte公
司研发的Encaptra微囊细胞递送系统，材质为聚四氟乙烯（PTFE）双层结构（内层为400nm孔径，外层为5微米孔径）ViaCy
te微囊细胞递送系统示意图：半透性保护膜可容纳PEC-01细胞（一种由胚胎干细胞定向分化出的胰腺内胚层祖细胞，植入体内后有分化成胰
岛素分泌细胞的能力），限制免疫细胞进入，允许外部向膜内运输营养物质，允许内部细胞向膜外运输激素。该系统约名片一半大小，可完整植入及
完整取出，可充电，每例病人预计植入4-6个单位，则可起到血糖控制作用TejalDesai，NatRevDrugDiscov
，2017May;16(5):338-350全身免疫抑制剂局部免疫阻断干细胞免疫教育干细胞免疫教育闭环系统示意图原理：脐血多
能干细胞，具有免疫调节作用，可修复纠正免疫紊乱教育器闭环系统1：收集外周血，分离淋巴细胞后注入教育器闭环系统，教育器表面附着的脐血
多能干细胞可直接对淋巴细胞起作用，处理后的淋巴细胞回输入患者体内，以纠正免疫系统紊乱优势：1，脐血多能干细胞免疫原性非常低，勿需
进行组织配型。2，治疗中干细胞附着在教育器内，没进入患者体内，因此没有排异反应。3，适用于大多数糖尿病患者，操作简单，只需两次静脉
穿刺，感染风险低，无不良反应血细胞单采采血分离淋巴细胞患者干细胞直接对患者淋巴细胞作用处理后的细胞回输治疗机制：1，教育器闭环系统
内的脐血多能干细胞可以降低患者的效应记忆性Ｔ细胞，纠正自身免疫记忆22，增加患者血小板数量及功能，血小板释放的线粒体除负责细胞能量
产生外，还具有免疫调节作用，可诱导免疫耐受，纠正自身免疫反应31，赵勇李霞周智广，中国医师杂志2019，21，1，16-18
；2，EliasDelgado，EBioMedicine.2015Nov5;2(12):2024-36；3，Yong
Zhao，StemCellsTranslMed.2017Aug;6(8):1684-1697干细胞免疫教育全身免疫抑制
剂局部免疫阻断干细胞免疫教育第三部分小结糖尿病细胞治疗面临着诸多挑战，如高效生产平台及质量控制体系的建立，移植后的免疫保护等，
但研究者仍然热情不减质量控制体系的建立，第4代悬浮搅拌生物反应器，为干细胞治疗临床转化提供了高效的生产平台全身免疫移植方案的改进，
细胞结合组织工程材料后再移植，及干细胞免疫教育器的开发等，均为细胞移植后在体内的长期存活，提供了良好的解决方案全篇总结
无论1型还是2型糖尿病，均存在β细胞功能的损害，常规治疗方式不能根治糖尿病，以重建β细胞数量和功能为目的的细胞治疗，是目前理想的选
择。细胞治疗最热点的研究方向是：胰岛移植和干细胞移植，它们均面临着各种挑战质量控制体系的建立，第4代悬浮搅拌生物反应器，为干细胞治
疗临床转化提供了高效的生产平台，全身免疫移植方案的改进，细胞结合组织工程材料后再移植，及干细胞免疫教育器的开发等，为细胞移植后在体
内的长期存活，提供了良好的解决方案。因此，细胞治疗正在成为根治糖尿病的新方向Thanks主要内容分为3个部分：第1部分提出细胞治
疗是目前我们可以看到的唯一能够根治糖尿病的方法，阐述必要性第2部分细胞治疗进展：包括胰岛移植和干细胞移植第3部分目前细胞治疗所
面临的挑战，生产平台/质量控制/免疫保护1型糖尿病：免疫破环致β细胞功能障碍2型糖尿病晚期：β细胞功能亦近乎衰竭补充外源性胰岛素，
不能根治糖尿病，需每日多次注射，且有低血糖风险持续血糖监测和人工胰腺，虽可改善预后，但仍不能长期将HbA1C控制在目标范围某些患者
不愿佩戴人工胰腺，因需同时佩戴几个笨重设备（如传感器、胰岛素泵和监测器）因此，临床患者仍需寻找恢复内源性胰岛素的新方法，我们仍然需
要一种治疗方式，永久性的重建患者血糖生理稳态，从根本上解决糖尿病患者的胰岛β细胞功能不足的问题，所以，接下来介绍：根治糖尿病的新选
择：细胞治疗，为患者恢复内源性胰岛素的分泌，带来新的希望。糖尿病细胞治疗的定义：所有以恢复β细胞数量和功能为目的的治疗方式都可以
叫糖尿病细胞治疗，包括以下常见方式：前2种最常见，是目前最可能转化为临床治疗方案的方式，也是后面重点讲解的两种方法。1，胰岛移植直
接补充β细胞：……2，干细胞定向分化为β细胞：……..3，近缘体细胞转分化为β细胞：肝、胃、肠细胞、胰腺非β细胞等，它们在发育成熟
之前，与β细胞都共同起源于一组相同的细胞，它们被称为近缘细胞，它们之间有相互转化的潜力，这些近缘体细胞，都可以转分化为β细胞4，工
程合成细胞模仿β细胞功能：顾名思义，工程合成细胞功能性β细胞的概念，为什么要引出这个概念？所有细胞治疗，无论胰岛移植，还是干细胞移
植，必须确保移植入人体的细胞必须具备成熟β细胞所具有的以下能力，才能说明治疗方式是有效成功的。这是糖尿病细胞治疗领域的理论基础近
年美国制定了临床胰岛移植标准化操作流程，ShapiroAM[J].NatRevEndocrinol,2017,13(5
):268‐277（1）人胰腺通过胰管插管扩张，灌注消化酶。（2）灌注结束后去除多余的脂肪和结缔组织将胰腺切成3厘米大小的组织块后
连同消化酶溶液一并转入胰岛消化罐中进行消化（3）纯化前胰腺消化（胰岛用双硫腙染色呈红色，大部分外分泌组织不纯，放大）×40).
（4）COBE2991细胞单采系统，具有连续的生物染色渗透梯度（人工着色带显示梯度）。（5）胰岛培养阶段，以提高纯度，活力
和移植质量。（6）高纯度人胰岛（染色双硫腙红，放大）×200，准备临床释放。（7）经皮肝穿刺门静脉置管、门静脉造影、胰岛重
力灌注及门静脉恒压监测我国最近也就胰岛制备技术达成专家共识，有力推动了临床胰岛移植的发展，中华医学会器官移植分会胰腺小肠移植学组
.2019年，中华医学会器官移植分会胰腺小肠移植学组，发表了《中国临床胰岛制备技术专家共识》。共识详述了包括胰腺筛选，胰腺获取及
保存，胰腺消化，胰岛纯化，胰岛培养，胰岛质量鉴定等六大部分的内容，标志着我国也逐步形成了适合中国人群的胰岛制备方法干细胞移植定义：
不同来源的干细胞直接移植，或体外定向分化为β细胞后移植，以增加患者内源性胰岛素分泌，改善血糖控制的方法与胰岛移植的区别：后者需从供
体成熟的胰腺中分离和提取胰岛细胞后移植（一般1例T1DM患者需２至３例供者的胰岛，才可维持正常血糖），所以，常常供体短缺，而干细胞
移植只要在临床前阶段解决了技术问题，则可大批量工业生产，解决了以上问题干细胞分类，干细胞按不同来源以及分化的不同阶段，分为成体干细
胞，和人多能干细胞两大类：成体干细胞：是广泛存在于成体（已经成熟的胎儿或者成人）各种组织和器官中的一种干细胞，具有分化成其它细胞的
功能。人多能干细胞分为：胚胎干细胞Esc：是哺乳动物早期胚囊内细胞团中的一种二倍体细胞，可以从植入子宫内膜前的囊胚中获得。胚胎干细
胞属未分化细胞，可分化为各种机体组织细胞。还有一种叫诱导性多能干细胞（iPSC）：由人体的各种细胞通过重新编程获得（一般用外周
血单个核细胞或真皮成纤维细胞重新编程获得，因为比较容易分离和获取）他们的最主要区别在于：1，如上述，来源不同，2，后面要讲到的，移
植方式不同：成体干细胞可以体外诱导为β细胞后再移植，也可以直接移植，因为它能在体内自行分化为β细胞。而人多能干细胞，只能在体外诱导
成β细胞后再移植。干细胞移植方式一：直接移植干细胞直接移植疗效不一致的可能原因：直接移植疗效不一致，可能和不同种类干细胞移植体
内后的归巢和分化潜能不一致相关（原因骨髓造血干细胞和脐带间充质干细胞相比，）不同移植途径疗效不一致，临床试验中经胰背动脉胰内灌注疗
效优于静脉注射不同试验中，治疗疗果与移植治疗次数成正相关，提示，移植治疗的次数，会直接影响疗效，干细胞移植可以反复进行说明：在干细
胞直接移植的临床转化这条路上，还有很多的疑问需要我们进一步探索干细胞移植的第二种方式：体外诱导后再移植成体干细胞，和人多能干细胞均
可以体外诱导后再移植，而从目前的实验数据看起来，体外诱导后再移植的效果要好一些。以人多能干细胞为例，展示干细胞体外诱导分化为β细胞
后，再移植的流程图。第1步：获取人多能干细胞，主要包括2种来源：胚胎的内细胞团获取的胚胎干细胞（hESCs）或患者体细胞重编程获得
的诱导多能干细胞（iPSCs)第2步：模拟人胰腺形成过程中活跃的信号通路（如添加YAP,Wnt,ITGA5或Notch）促使
人多能干细胞直接分化为不成熟的β细胞第3步：调整TGFβ（转化生长因子β）信号出现，使不成熟β细胞获得动态胰岛素分泌特性，进一
步分离不成熟细胞，使β细胞聚集成胰岛样聚集体第4步：成熟β细胞产品规模生产后，移植回患者体内，以逆转糖尿病为什么体外诱导后移植是
未来发展的方向呢？因为干细胞体外诱导成β细胞后再移植，治疗效果更好。表现为β细胞基因表达更明显，血糖改善更明显，这是一项在1型糖尿
病大鼠中观察分化和未分化的干细胞治疗效果的动物试验左图展示干细胞体外诱导分化过程，右图展示移植后监测到的β细胞基因表达，最后2个竖
格里的基因表达量，倒数第二个竖格是未分化的干细胞直接移植，最后竖格是干细胞体外诱导分化后移植，β细胞基因表达，虽然均能提高，但分化
的干细胞β细胞基因表更高同一个研究，除了检测基因标达外还监测了胰岛素水平和血糖水平，直接移植和诱导分化后移植的干细胞都能提高胰岛素
水平，改善血糖，但诱导分化后的干细胞移植后血糖改善更明显。不同类型干细胞移植比较：除了来源不一样之外，主要是移植方式：不同优点：缺
点：细胞治疗面临的挑战，需基因技术、细胞技术和材料技术跨领域同时配合临床患者需庞大的细胞移植量才能达到良好降糖效果，要求先进的批量
生产平台干细胞分化为胰岛细胞方法复杂，需要严格的质量控制移植细胞在体内能否长期存活，需要研究免疫保护方式。第一个挑战，为了批量成产
而开发高效的生物加工平台，下图展示了近年来，细胞治疗生物加工平台的演进，从1234，一直在发展越来越先进详细介绍每一代的优缺点。细胞治疗面临的挑战二：生产过程中，质量控制参数要求高，工艺复杂以人多能干细胞（hPSC）来源的β细胞为例，列举了成产过程中的生物工艺变量和参数，以及生产出来的细胞产品必须满足的一些质量参数细胞治疗面临的挑战三：免疫保护。细胞治疗中，若不能有效地控制排斥反应，移植物将会被免疫系统排斥而导致移植失败，目前主要的解决方案为：1，全身免疫抑制剂的应用2，局部免疫阻断：也就是，干细胞结合组织工程材料后再移植3，干细胞免疫教育在一项对胰腺切除犬进行的同种异体胰岛植入的实验中，对一只切除胰腺的比格犬，大网膜植入6张胰岛纸（内含有大约75000个胰岛当量细胞），观察包含有同种异体胰岛细胞胰岛纸的治疗效果。每日上午对犬喂食一次标准食物，并允许其随意进食。监测其上午（AM）喂食前空腹血糖及下午（PM）随机血糖。为对比治疗效果，在植入术后第84天时去除胰岛纸，对比去除后的血糖改变。研究者在切除胰腺前，以及胰岛纸植入后30天和60天时，还进行了静脉葡萄糖耐量试验，以观察餐后血糖控制情况植入含有同种异体胰岛细胞的胰岛纸，可以将胰腺切除犬的空腹（AM血糖）及随机血糖（PM血糖）维持在正常水平（通常低于150mg/dL），而第84天去除胰岛纸后，血糖水平在7天内迅速恶化为糖尿病状态，上升到200mg/dL以上IVGTT：静脉葡萄糖耐量试验提示，尽管在植入后30天和60天，未达到切除胰腺前水平，但血糖控制水平仍然有改善链脲佐菌素(Streptozotocin,STZ)-糖尿病模型建立糖尿病细胞治疗面临着诸多挑战，如高效生产平台及质量控制体系的建立，移植后的免疫保护等，但研究者仍然热情不减质量控制体系的建立，第4代悬浮搅拌生物反应器，为干细胞治疗临床转化提供了高效的生产平台全身免疫移植方案的改进，细胞结合组织工程材料后再移植，及干细胞免疫教育器的开发等，均为细胞移植后在体内的长期存活，提供了良好的解决方案无论1型还是2型糖尿病，均存在β细胞功能的损害，常规治疗方式不能根治糖尿病，以重建β细胞数量和功能为目的的细胞治疗，是目前理想的选择。细胞治疗最热点的研究方向是：胰岛移植和干细胞移植，它们均面临着各种挑战质量控制体系的建立，第4代悬浮搅拌生物反应器，为干细胞治疗临床转化提供了高效的生产平台，全身免疫移植方案的改进，细胞结合组织工程材料后再移植，及干细胞免疫教育器的开发等，为细胞移植后在体内的长期存活，提供了良好的解决方案。因此，细胞治疗正在成为根治糖尿病的新方向 |
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