干细胞疗法能否颠覆糖尿病“胰岛素注射”时代？
时间：2017-06-09
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干细胞移植在神经系统及免疫系统的临床治疗研究中始终表现不凡，糖尿病已成为世界范围内，影响最大免疫系统疾病之一，那么在糖尿病的临床治疗中，干细胞能否发挥奇效呢？
干细胞移植在神经系统及免疫系统的临床治疗研究中始终表现不凡，糖尿病已成为世界范围内，影响最大免疫系统疾病之一，那么在糖尿病的临床治疗中，干细胞能否发挥奇效呢？
对于1型和部分2型糖尿病患者而言，长期注射胰岛素并配合血糖监控是必须的治疗手段。然而，这不仅会给患者带来极大的痛苦，还可能会导致低血糖等并发症。因此，科学家们一直在尝试多种不同的途径寻求能够替代胰岛素注射的治疗方案。本文为大家盘点糖尿病干细胞疗法相关进展。
Nature Medicine & Nature Biotechnology
发表在《Nature Medicine》和《Nature Biotechnology》上的2篇论文中，科学家们提供了一种方法来实现胰岛细胞移植。他们设计了一种材料，可在人类胰岛细胞移植前实现封装。在小鼠试验中，这些封装的人体细胞可以在长达六个月的时间里治疗糖尿病，而不引起免疫排斥反应。
麻省理工学院化学工程系Daniel G Anderson是这2篇论文的共同通讯作者。Anderson和他的同事们几年前就有这样一个想法，即将封装的胰岛细胞移植作为一种可行的治疗方法。
研究发现，海藻酸盐凝胶可以被用来封装细胞，而不影响它们，也允许诸如糖和蛋白质之类的分子通过。遗憾的是，当海藻酸盐胶囊植入灵长类动物和人类中之后，最终会在胶囊周围形成瘢痕组织，从而使设备无效。研究团队决定尝试修改海藻酸盐，使其不产生这种免疫反应。在构建了一个将近800种藻酸盐衍生物的文库后，研究人员在小鼠和非人灵长类动物中进行了几轮测试，最终选出了一种叫三唑硫吗啉二氧化碳（TMTD）的衍生物。
随后，研究人员选择了一个具有强大免疫系统的小鼠品系，并将封装在TMTD的人类胰岛细胞，植入小鼠腹腔一个称为腹腔内空间的区域。在植入之后，细胞立即开始生产胰岛素，以响应血糖水平，并能够在研究期间（174天）使血糖处于控制之下。
Cell
之所以将上述研究归类于干细胞治疗，是因为研究中使用的胰岛细胞是由人类胚胎干细胞产生的。2014年10月9日，发表在《细胞》杂志上的一项研究中，哈佛大学的Douglas Melton团队成功找到了一种可以将人类胚胎干细胞转化成可产生和释放胰岛素的β细胞的方法。
Douglas Melton教授的儿子在还是婴儿的时候就被诊断出糖尿病，他的女儿在14岁时也被诊断出糖尿病。他说：“我们的研究有望在10天内治疗糖尿病，这项突破对治疗糖尿病这样的慢性疾病是前所未有的。” 现在，研究人员计划在非人类的灵长类动物中进一步测试他们的新材料，并最终在糖尿病患者中进行临床试验。
Stem Cell
2015年4月23日，在线发表在《Stem Cell》杂志上的一项研究发现，在糖尿病倾向小鼠（非肥胖糖尿病小鼠）进行的临床前试验中，研究人员发现，静脉注射骨髓间充质干细胞（MSCs）可通过降低小鼠血液中的血糖水平来抑制胰腺损伤，但是这些效果是暂时和有限的。
科学家们推测，如果更多的MSCs被填充到胰岛中，那么更多的胰岛可幸免于免疫破坏，从而产生一个更完整的糖尿病逆转。MSCs通常缺乏一个关键的细胞表面粘附分子，称为HCELL，它可介导血液中细胞到组织炎症部位的归巢。为了将MSCs静脉注射到免疫攻击的位点，研究小组设计了HCELL归巢分子，以将它们引向发炎的胰岛。结果表明，给糖尿病小鼠使用装载HCELL的MSCs后血糖水平持续正常。
Stem Cell Reports
2015年3月19日，发表在《Stem Cell Reports》杂志上的一项研究证实，结合人类干细胞移植和降糖药物可以非常有效地改善2型糖尿病小鼠模型的体重及糖代谢。
首先，研究人员喂给小鼠高脂饮食诱导出了肥胖、对胰岛素反应性下降以及高血糖——2型糖尿病的特征。随后给小鼠移植了源自人类胚胎干细胞的封装胰腺祖细胞。这些移植细胞发育成了分泌胰岛素的β细胞，从而改善了胰岛素敏感性和葡萄糖代谢。此外，干细胞移植结合现有的降糖药物可以让小鼠快速减重，相比于单一疗法更显著地改善了葡萄糖代谢。
相比于胰腺祖细胞，较为成熟的胰岛素生成细胞有潜力以较低剂量、更快速改善地糖尿病症状。未来，研究人员将利用他们的2型糖尿病小鼠模型进一步测试移植胰岛素生成细胞的疗效。
PLOS ONE
2015年1月28日，发表在《PLOS ONE》杂志上的一项研究中，美国爱荷华大学的研究人员利用人类皮肤细胞制备了响应葡萄糖的人类胰岛素分泌细胞，并使糖尿病小鼠的血糖水平恢复正常。
在小鼠研究中，胰岛素分泌细胞被放置在肾脏胶囊（包围着肾脏的一个薄层）的下面，在那里它们发育成一个器官样的结构，具有自己的血液供应。这种新的“器官”可分泌胰岛素，并在几个月的时间内逐渐纠正了糖尿病小鼠的血管水平。此外，在小鼠血糖恢复正常之后，血糖水平一直都保持稳定。
人体中的所有组织和器官中都含有干细胞，比如脂肪、脐带、骨髓、牙齿等，其中牙齿中含有的干细胞被称之为牙髓干细胞，其活性是其他来源干细胞的三倍以上，属于间充质干细胞的一种。科学实验证实，间充质干细胞可有效干预200余种疾病，特别是在脑瘫、糖尿病、牙周炎等神经系统及免疫系统疾病中疗效显著。