 本文作者：南方医科大学 Mie 本文审核专家：江苏大学附属医院 李晶教授 引言 美国学者发布的新文献表明，I型糖尿病患者通过干细胞治疗有很大的康复机会。干细胞可以通过恢复免疫耐受和维持胰岛细胞活性来有效治疗I型糖尿病患者。2023年，国内外在干细胞治疗I型糖尿病领域相继取得突破，为功能性治疗I型糖尿病带来希望。本文结合最新文献，帮助大家了解干细胞来源胰岛替代疗法的发展以及未来挑战。 I型糖尿病（T1DM）是儿童和青少年中最常见的慢性自身免疫性疾病。人们对它的定义是胰岛细胞的损失，导致身体产生的胰岛素不足和高血糖的发生。 在过去的100年里，胰岛素延续了糖尿病患者的生命。而在未来的发展中，干细胞来源胰岛细胞有望成为糖尿病患者临床治疗的潜在方案，代替其原本受损的胰岛细胞维持人体正常胰岛素分泌工作，还原患者原本生活。
日前，美国华盛顿大学医学院相关研究团队在cell stem cell杂志发表综述[1]，指出I型糖尿病患者通过干细胞治疗有很大的康复机会。研究表明，干细胞可以通过恢复免疫耐受和维持胰岛细胞活性来有效治疗I型糖尿病患者。随着干细胞治疗各种疾病的研究的发展，基于干细胞的I型糖尿病患者治疗也已经取得了进展。 2023年国内外干细胞治疗I型糖尿病相继取得突破 在1型糖尿病中，β细胞被自身免疫过程选择性破坏，导致无法产生和分泌胰岛素。当前1型糖尿病患者最常用的治疗方案是外源性补充胰岛素。但这一治疗方案存在较多副作用，如血糖水平不稳定会出现一系列长期并发症（如心血管、肾脏和眼部疾病）；胰岛素过量会导致低血糖，血糖水平继续下降可能会失去知觉并最终死亡。
由于难以通过外源性胰岛素的输注来复制β细胞的精确胰岛素分泌动力学，因此未来更有潜力的治疗替代方案包括用新细胞替换丢失的β细胞，利用这些移植的细胞来监测血糖水平并分泌适量的胰岛素。尤其，基于干细胞的胰岛替代疗法被人们重点关注。 2023年，国内外在干细胞治疗I 型糖尿病领域相继取得进展。 7月，我国学者成功完成了国际首例1型糖尿病受试者化学重编程诱导多潜能干细胞分化的胰岛细胞移植手术。该治疗技术有望成为彻底治愈1型糖尿病的理想方案。 6月，糖尿病领域重磅学术会议——第83届美国糖尿病协会科学会议（ADA）——在美国圣地亚哥举行。福泰制药（Vertex） 汇报了干细胞疗法VX-880治疗1型糖尿病的1/2期临床最新数据。整体而言，6名接受了VX-880的治疗的1型糖尿病患者，均在不同程度上恢复了胰岛素分泌，血糖控制得到改善。 干细胞来源胰岛替代疗法的发展历程 从2014年开始，就有研究团队陆续发表了干细胞衍生β（SC-β）细胞治疗1型糖尿病的方案，这些细胞响应葡萄糖刺激而分泌胰岛素。这些细胞已被证明可以改善糖尿病小鼠的血糖控制，突出了它们在体内的潜在效用。 近年来，这些干细胞衍生的胰岛细胞也被用来帮助治疗糖尿病非人灵长类动物，移植的胰岛细胞显著降低了它们的胰岛素需求，并大大提高了它们的血糖控制，进一步说明了干细胞衍生的胰岛细胞作为治疗的潜在效用。 2017年，全球多个中心开展了临床试验，以测试干细胞衍生胰腺产品的安全性和有效性，近期已公布第一轮结果：患者接受移植后6-9个月，当移植细胞从胰腺祖细胞发育成熟为胰腺内分泌细胞时，葡萄糖反应性c肽产生，移植物切除后，实验验证发现患者胰腺内不仅存在β细胞，还存在产生胰高血糖素的α细胞、导管细胞和罕见的腺泡细胞。除此之外，在研究过程中没有发现任何与移植细胞相关的严重安全问题，比如肿瘤形成。
目前，在Vertex制药公司于2021年开始的一项临床试验中，干细胞衍生胰岛细胞也已被移植到人类T1D患者身上。前两名患者给予预期目标剂量的一半，以评估其干细胞衍生产品VX-880的安全性，已公布出来的结果表明这些干细胞衍生的胰岛细胞移植改善了这两名TID患者的血糖控制。 干细胞来源胰岛替代疗法的挑战与策略 这些有希望的初步临床试验结果突显了干细胞衍生胰岛细胞治疗T1D的巨大前景。然而，在这种细胞疗法正式进入临床之前，还有一些挑战需要解决。 这些挑战包括（1）生产的干细胞衍生胰岛β细胞的功能有待完善、每个细胞分泌的胰岛素较少；（2）存在免疫排斥反应以及应激反应，移植物存活率有待提高等。对此，众多研究者致力于寻求相关方案来克服这些挑战。
图一：成功治疗 T1D 的干细胞衍生胰岛疗法的关键支柱 （1）生成高性能SC胰岛 当前研究表明现有方案产生的干细胞衍生的胰岛细胞能够改善人类T1D患者的血糖控制。然而，需要进一步增强干细胞衍生的胰岛细胞以更好地模仿原代胰岛功能，这有助于减少移植所需的细胞数量，并使制造足够的细胞数量变得更加容易，有助于降低生产成本以及治疗成本。 当前干细胞衍生胰岛细胞是通过多步分化过程产生的，需要多种生长因子及小分子物质，所需培养时间较长，对于技术要求较为严格。对此，研究发现增加每个细胞的胰岛素分泌，可以通过改善干细胞衍生的胰岛β细胞的成熟度或降低这些脱靶细胞群的百分比来实现。
图片来自文献[1] （2）克服免疫排斥反应，减少移植后胰岛内的应激反应 与任何同种异体物质的移植一样，移植的干细胞衍生胰岛细胞被宿主免疫系统认作是外来物，会出现移植排斥反应。此外，T1D本身是一种自身免疫性疾病，专门针对β细胞。对此，需要采取合适的措施来克服。 目前通过使用全器官移植时采用的免疫抑制药物来解决，但存在一定的副作用。因此，已经有很多研究集中在保护移植细胞免受宿主免疫系统侵害的替代方法上，这些方法包括： （1）将细胞封装在具有精细调整孔径的生物材料中，允许葡萄糖和胰岛素等小分子的扩散，保护移植的干细胞来源胰岛细胞不与宿主免疫细胞接触； （2）通过设计移植细胞本身来隐藏免疫系统； （3）使用CRISPR-Cas9系统选择性去除hPSC中的HLA-A，B和C，并通过靶向CIITA基因消除HLA II类分子。 除此之外，成功的干细胞来源胰岛细胞移植策略需要充分解决这些应激源，特别是与缺氧，营养剥夺和移植手术后立即出现的炎症相关的应激源。对此，有些研究者通过优化移植部位和促进血管形成来调节移植环境来减少应激反应。  小结 恢复胰岛素独立性和恢复正常血糖一直是糖尿病研究和治疗的首要目标。目前，人类干细胞来源的、可以产生胰岛素的胰岛细胞，或者是能进行细胞移植的细胞疗法成为治疗糖尿病及其并发症的新希望。干细胞来源的胰岛细胞可能为治疗糖尿病提供无限的细胞来源，近年来来已经陆续有患者受益于这种方法。未来，需要通过不断开展临床前研究以及临床研究来完善这一潜在方案，从而才能推动其进入临床，让彻底“治愈”1型糖尿病有新的可能。 参考文献： [1] Hogrebe NJ, Ishahak M, Millman JR. Developments in stem cell-derived islet replacement therapy for treating type 1 diabetes. Cell Stem Cell. 2023;30(5):530-548. doi:10.1016/j.stem.2023.04.002 声明 1.本文系原创，可留言申请授权，任何形式未经授权的转载，本主体保留投诉及追责权利。 2.本文旨在分享科普知识，进行学术交流，或传递行业前沿进展，不作为官方立场，不构成任何价值判断，不作为相关医疗指导或用药建议，无任何广告目的，非进行产品贩卖，仅供读者参考。 3.本账号原创文章可能包含购买的版权图片，转载请谨慎。 4.本账号转载的图文视频等内容若涉及版权等问题，请联系我们及时处理删除。   |
|
|
