干細胞移植技術(shù)在治療糖尿病研究中獲得重要進展

發(fā)表時間：2022-02-12 18:40作者：杭吉干細胞科技

1型糖尿病是由于免疫系統(tǒng)破壞了產(chǎn)生胰島素的胰島細胞，患者依賴胰島素治療。但長期胰島素治療仍然不能避免糖尿病并發(fā)癥的發(fā)生和發(fā)展，并且胰島素用量過高會導(dǎo)致低血糖發(fā)作，嚴重者可以威脅患者生命。

雖然目前胰島移植可以有效治療1型糖尿病，顯著降低糖尿病嚴重并發(fā)癥的發(fā)生和發(fā)展，但適合胰島移植的胰腺供體嚴重短缺，極大限制其廣泛應(yīng)用。人多能干細胞具有無限增殖和分化為功能性細胞的潛能，這使其有望用于包括1型糖尿病在內(nèi)的多種重大疾病的治療。

2022年2月4日，北京大學(xué)鄧宏魁研究組、中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院/北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院彭小忠研究組和天津市第一中心醫(yī)院沈中陽研究組合作，在國際頂尖醫(yī)學(xué)期刊《Nature Medicine》發(fā)表了題為：Human Pluripotent Stem Cell-derived Islets Ameliorate Diabetes in Nonhuman Primates 的研究論文。該研究解決了高效誘導(dǎo)人多能干細胞（IPS）分化成為功能成熟的胰島細胞的難題，有望在將來成為治愈1型糖尿病更為理想的治療方案。

01. 我國科學(xué)家在干細胞移植治療糖尿病研究中獲得重要進展

人多能干細胞（IPS）是具有多項分化潛能的干細胞，可以在體外通過誘導(dǎo)分化成為功能成熟的胰島細胞，但分化效率低下一直是阻礙其發(fā)展的重要瓶頸。鄧宏魁研究組大幅改進了人多能干細胞向胰島細胞的分化方案，重點解決了如何高效率地誘導(dǎo)從胰腺前體細胞向胰島內(nèi)分泌細胞命運特化的難題，從而使體外大規(guī)模制備功能成熟的胰島細胞成為可能。

△鄧宏魁教授

研究團隊通過三維重構(gòu)誘導(dǎo)前腸后部細胞形成胰島樣細胞球，并優(yōu)化胰腺前體向內(nèi)分泌前體細胞分化的誘導(dǎo)條件，最終能夠在不同的供體來源的人多能干細胞株上實現(xiàn)穩(wěn)定、高效的胰島細胞誘導(dǎo)分化，獲得結(jié)構(gòu)和功能與人原代胰島相似的人多能干細胞分化胰島。

△人多能干細胞定向分化為胰島細胞

研究團隊將人多能干細胞分化胰島移植入糖尿病模型小鼠體內(nèi)，可以有效逆轉(zhuǎn)糖尿病，而且在長達48周的觀察周期中，所有移植小鼠中均未觀察到移植細胞致瘤現(xiàn)象。

△人多能干細胞分化的胰島細胞移植入糖尿病小鼠模型后逆轉(zhuǎn)小鼠糖尿病

在此基礎(chǔ)上，研究團隊進一步將人多能干細胞分化的胰島細胞移植入糖尿病非人靈長類模型中，觀察其長期安全性和有效性。非人靈長類動物模型在遺傳學(xué)、解剖學(xué)、代謝和生理學(xué)方面與人類高度相似，使其成為非常理想的模型系統(tǒng)。

研究團隊使用臨床常用的胰島移植方案——肝門靜脈移植，將人多能干細胞分化的胰島細胞輸注到糖尿病模型猴體內(nèi)，受體猴的空腹血糖和平均餐前血糖顯著降低。研究團隊觀察到，接受細胞移植的糖尿病猴的C肽（胰島素分泌標記物）釋放能夠響應(yīng)餐食或葡萄糖刺激。HbA1c是臨床常用的指標，用于綜合評價糖尿病患者的中長期的血糖控制情況；HbA1c每降低一個百分點，糖尿病相關(guān)并發(fā)癥的風(fēng)險就會隨之顯著下降。值得指出的是，在4只長期跟蹤觀察的糖尿病模型猴上，糖化血紅蛋白（HbA1c）與移植前峰值相比，下降了2%以上。

△人多能干細胞分化的胰島細胞移植入糖尿病猴模型有效改善其血糖控制

研究人員還發(fā)現(xiàn)，在一只血糖波動幅度大、控制整體較差的糖尿病模型猴上，移植人多能干細胞分化的胰島細胞后其血糖的控制得到了明顯改善。這一結(jié)果提示了人多能干細胞分化的胰島細胞移植有望用于脆性糖尿病患者的治療，可以有效降低脆性糖尿病患者的死亡風(fēng)險。

作為國際首個在非人靈長類模型上系統(tǒng)地評價人多能干細胞來源的胰島細胞治療糖尿病可行性的研究，本研究在非人靈長類動物模型上證明了人多能干細胞分化的胰島細胞在糖尿病治療中的安全性和有效性。

02. 干細胞技術(shù)有望成為治愈1型糖尿病更為理想的治療方案

這是我國科學(xué)家在干細胞治療糖尿病研究領(lǐng)域中獲得的重要進展，有望在將來成為治愈1型糖尿病更為理想的治療方案。

與此同時，國外也開展了利用干細胞全分化的胰島細胞治療1型糖尿病的人體臨床試驗，并獲得了積極的結(jié)果。

2021年10月18日，美國Vertex醫(yī)藥公司宣布，其干細胞的全分化胰島細胞替代療法在1/2期臨床試驗的首例1型糖尿病患者中獲得積極數(shù)據(jù)：患者在接受單劑治療90天后體內(nèi)胰島素恢復(fù)生產(chǎn)，并且每天胰島素使用量減少91%。據(jù)悉，這是首次試驗數(shù)據(jù)證實這一細胞療法可顯著恢復(fù)1型糖尿病患者的胰島細胞功能。