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研究案例分享:干细胞是否能让糖友们摆脱困扰

 黛诺生物 2023-06-25 发布于北京

“我国每年约28万人因糖尿病足截肢”“糖尿病可引发100多种并发症”……在刚刚过去的联合国糖尿病日,相关话题一度冲上社交平台热搜榜单,社会各界无不努力向公众科普糖尿病并发症、糖尿病足的严重性。

全球有5.37亿成年人(20~79岁)患有糖尿病,预计到2030年,糖尿病患病人数将上升至6.43亿;2045年,将上升至7.84亿。

超过4/5(81%)的成人糖尿病患者生活在中、低收入国家。

2021年,糖尿病造成了670万人死亡,平均每5秒就有1人死亡。

糖尿病导致了至少9660亿美元的医疗支出,这在过去15年中增加了316%。

5.41亿成年人患有糖耐量减低(IGT),这些人是2型糖尿病的高风险人群。


糖尿病通常的治疗方式就是常说的“五驾马车并驱”:

1.控制好饮食;

2.加强活动;

3.检测血糖;

4.进行糖尿病的教育和管理;

5.药物治疗。

这些都属于传统的治疗方式,只能做到缓解却无法治愈。

胰岛素对于糖尿病患者来说并不陌生,可以说是他们的救命良药。很多科学家们对糖尿病也做了很多猜想和实验:能否有某种方法恢复胰岛β细胞的功能,使胰岛素依赖型的患者摆脱频繁的血糖监测和胰岛素注射?

随着干细胞技术飞速发展,干细胞被糖尿病患者当作治疗糖尿病最后的稻草,也是我国千万糖尿病患者深切的期盼。

本文通过分享经典研究数据案例以及前沿的科学探索视角支撑,分析了干细胞治疗解决这些问题的可行性,帮助各位糖友了解干细胞治疗糖尿病是否具有安全性和有效性!

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根据全球最大的临床试验注册系统(clinicaltrials.gov)统计,截止目前,全球范围内干细胞治疗糖尿病的临床试验共计211项,其中我国注册项目42项,主要涉及1型糖尿病、2型糖尿病以及糖尿病血管病变、神经病变、糖尿病足等并发症的治疗。糖尿病的干细胞临床试验正如火如荼开展,部分试验也相继取得了临床数据,下面略举几项糖尿病的干细胞临床应用案例报道:

发表在《Diabetes,Metabolic Syndrome and Obesity》期刊的最新综述详细地介绍了从2011年到2021年,十年间全球开展的间充质干细胞(MSCs)治疗2型糖尿病的临床试验,通过多方面试验数据对比分析,综合评价MSCs治疗2型糖尿病的安全性和有效性。结果显示,在12个月的随访期间,用间充质干细胞治疗病人,减少了抗糖尿病药物的剂量分析。有效的治疗剂量从1×106细胞/公斤到3.7×106细胞/公斤不等。治疗后,HbAc1(糖化血红蛋白)水平平均降低32%,空腹血糖水平平均降低45%。在2项试验中,C-肽水平平均降低了38%,在4项试验中增加了36%。所有试验中都没有发现严重的不良事件。该分析得出结论,MSC对2型糖尿病的治疗是安全和有效的「1」。

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2022年5月,我国研究团队在《Stem Cells Research&Therapy》杂志上发表了一篇论文,公布了单中心、随机、双盲对照间充质干细胞治疗2型糖尿病II期临床的研究结果。在这项实验中,共有93名2型糖尿病患者被随机分配接受脐带间充质干细胞抑制或安慰剂治疗,最终共有73名患者完成了试验,其中使用脐带间充质干细胞治疗的实验组中有5人在治疗后10到13个月的随访时间内摆脱了对胰岛素的依赖而安慰剂组则没有一例成功[2]

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2017年4月6日,我国研究人员与美国Salk生物学研究所的科研人员利用小分子化合物组合,在国际上首次构建出一种具有全能性特征的新型多能干细胞——“潜能扩展的多能干细胞(extended pluripotent stem cells,EPScells)”,获得的细胞同时具有胚内和胚外组织发育的潜能。该研究既提供了胚胎研究的新工具,也为再生医学的发展奠定了基础。

相关研究以Derivation of Pluripotent Stem Cells with In Vivo Embryonic and Extraembryonic Potency为题发表在 Cell 上。

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诱导多能干细胞是什么?

诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSC)是指通过人工对体细胞进行重编程,逆分化培养出的一类具有类似人胚干细胞特征的多能干细胞。iPSC具有多向分化和强大自我复制潜能,在一定条件下可以分化成多种功能细胞,且可以在体外培养获得数百万甚至数十亿的临床相关表型细胞,如心肌细胞、神经元细胞、胰岛细胞等,在临床治疗、药物研发、医疗美容等多个领域具有广阔的应用前景。

iPSC与人胚干细胞类似,可以在体外无限复制,并适用于大规模培养;iPSC根据需求诱导分化成需要的细胞株,批次间特性相对稳定,可避免临床疗效不一致情况的发生;iPSC可以来源于患者身体,故可减小免疫排斥问题;由于iPSC的细胞来源是成体细胞,避免了伦理问题

而糖尿病这个古老的疾病,亦有望通过 iPSC 细胞疗法根治。

然而,2020年6月,我国三甲医院教授在美国《干细胞与发育》期刊发表致编辑的信中,陈述了世界上第一例因为应用干细胞治疗2型糖尿病而发生未成熟畸胎瘤(一种罕见的恶性生殖细胞肿瘤)的病例[3]。

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病人手术前的影像学检查结果(黄色箭头指示左上臂肿瘤和局部淋巴结转移) 图片来源:《干细胞与发育》

这次病人在治疗糖尿病这种普通疾病时却出现了恶性肿瘤的情况,为干细胞治疗的安全性带来了疑问。

这起事件会不会让我国的干细胞治疗也陷入停滞状态呢?有没有必要为此叫停干细胞治疗的研究和应用呢?

答案显然是否定的。

因为干细胞治疗是人类治疗疾病和改善健康状态的需要,是人类享受健康生活的必然选择。在世界范围内,其已有了广泛的研究和应用,并在不断地发展并取得新的成果。

要想成功突破目前的局限,iPSC必须要解决致瘤性的风险,不过,从目前的研发进展来看,这一问题已经得到了初步解决:

实际上,这一领域的研究人员从未停止过探索,研究防止畸胎瘤以及其他肿瘤生成的策略,这些安全性研究和相关的质量控制贯穿了iPSC细胞产品的生产全过程,包括从iPSC细胞株的克隆选取和细胞库的建立、中间生产环节、对物料的质量控制和杂质分析以及临床前安全评价等。

1.优化重编程方案

2022年4月 我国科学研究组首次利用小分子化合物将体细胞重编程为多潜能干细胞(chemically iPSC,CiPSC),在降低致瘤可能的同时开辟了一条新的途径实现体细胞重编程[4]。

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2. 加强纯化与筛选

建立有效的体外定向分化方法,精细检测未分化细胞的标志物是否呈阳性,保持更加严格的纯化程序是目前针对iPSC致瘤性最有效也最常用的解决方案之一。

我们的研究人员能够通过鉴定和标记未分化细胞标记物,在体内监测残余的未成熟细胞,最大限度地保证iPSC治疗产品的安全性,即时监控风险来观察、防止患者体内肿瘤的生成。

3.完善安全性评估体系

目前已经提出了多个可以作为安全性评价的指标,其中iPSC及相关细胞产品的基因组稳定性、癌基因突变检测等评价指标均与致瘤性相关,也是评估体系中必不可少的评价指标。

总结:

iPSC技术发展到现在只有16年,作为一种独特的细胞来源,iPSC没有伦理问题,可无限扩增、降低成本且细胞一致性高,能够进行多次基因编辑来解决原代细胞治疗产品无法规模化生产和质控的问题,具有独特的医学发展优势。

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[1] Aanchal Mathur, Sebastien Taurin, Sfoug Alshammary,The Safety and Efficacy of Mesenchymal Stem Cells in the Treatment of Type 2 Diabetes- A Literature Review,Diabetes Metab Syndr Obes. 2023 Mar14;16:769-777.doi:10.2147/DMSO.S392161. eCollection 2023.

[2] Li Zang, Yijun Li,Yiming Mu,Efficacy and safety of umbilical cord-derived mesenchymal stem cells in Chinese adults with type 2 diabetes: a single-center, double-blinded, randomized, placebo-controlled phase II trial,Stem Cell Res Ther. 2022 May 3;13(1):180. doi: 10.1186/s13287-022-02848-6.

[3] Han L, He H, Yang Y, et al. Distinctive Clinical and Pathologic Features of Immature Teratomas Arising from Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Beta Cell Injection in a Diabetes Patient. Stem Cells Dev. 2022;31(5-6):97-101. doi:10.1089/scd.2021.0255

[4] .Guan J, Wang G, Wang J, et al. Chemical reprogramming of human somatic cells to pluripotent stem cells. Nature. 2022;605(7909):325-331. doi:10.1038/s41586-022-04593-5

[5] .Akifuji C, Iwasaki M, Kawahara Y, et al. MYCL promotes iPSC-like colony formation via MYC Box 0 and 2 domains. Sci Rep. 2021;11(1):24254. Published 2021 Dec 20. doi:10.1038/s41598-021-03260-5

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