幹細胞轉化為β細胞或可迅速治癒1型糖尿病

世界衛生組織報告稱，在過去的25年裡，由於肥胖、老齡化和人口增長，世界糖尿病病例增加了近四倍，截至目前，全球患有糖尿病人數將攀升至4。22億人。

波士頓自體胰島替代計劃

2016年，波士頓幾家地區的醫院已經與哈佛幹細胞研究所和生物技術公司Semma合作，進行個性化的細胞治療臨床試驗。這是全美多項皆在進展的細胞生物療法之一。

在1型糖尿病病人中，免疫系統攻擊分泌胰島素的胰腺細胞，稱為β細胞。目前替代受損組織的方法是將β細胞從死亡的捐獻者體內取出移植到病人體內，但面對每年新增的數百萬1型糖尿病患者來說，供給量是遠遠不夠的，而且病人的身體有時會排斥供體細胞。

一項名為“波士頓自體胰島替代計劃”的臨床實驗正在開展，計劃宣稱可以提供足夠高質量的β細胞來治療新增的病人。

醫生將從自志願者血液中的提取幹細胞，並用於自身治療，從而來避免排斥的風險

。

首期臨床試驗已經開始，研究人員打算將這些細胞移植到因胰腺炎或其他疾病而切除胰腺的患者體內。如果治療證明是有效和安全的，醫生可以對糖尿病患者進行另一項研究。

作為合作的一部分，布里格姆婦女醫院和喬斯林糖尿病中心的臨床醫生將招募病人。達納-法伯癌症研究所的專家將從病人自己的血細胞中提取幹細胞——培養分化出誘導多能幹細胞——並誘使它們成為β細胞。（

布里格姆醫院的醫生隨後將進行移植手術，由那裡的專家和喬斯林醫院的專家監督病人及其進展情況）

該專案參考自哈佛幹細胞研究所聯合主任道格拉斯·梅爾頓（Douglas Melton）的研究，他率先開創了將幹細胞轉化為β細胞。

哈佛大學研究員道格拉斯·梅爾頓（DouglasMelton）開發了一種從幹細胞開始的過程，產生分泌胰島素的胰腺細胞。圖：分泌胰島素的胰腺細胞［1］

不僅僅是哈佛大學，目前全球各大科研機構也在開展糖尿病的細胞治療研究，來自聖路易斯華盛頓大學醫學院的醫學與生物醫學工程學助理教授傑弗裡·米爾曼

（Jeffrey R. Millman）

博士所帶領研究小組，使用一種創新的技術將人類幹細胞轉化為分泌胰島素的β細胞。

這些細胞在小鼠體內迅速治癒了1型糖尿病，並持續了9個月。

之前我們提到過，1型糖尿病患者體內有缺陷的自身免疫反應會促使免疫系統攻擊和破壞胰腺內產生胰島素的β細胞

。

有相關研究指出，從治療的角度來看，人類多能幹細胞

(HPSCs)

對於研究人員來說是一個很有吸引力的選擇，因為這些細胞可以在實驗室培養中自我更新，並能分化成多種細胞型別。但研究人員

以前曾使用hPSCs來製造分泌胰島素的β細胞.然而卻不能有效地治療1型糖尿病

。

傑弗裡·米爾曼博士是這項新研究的首席研究員，他設法克服了以前的這些障礙。

他解釋說，“

當你試圖將人類幹細胞轉化為分泌胰島素的β細胞--或神經元及心臟細胞時，一個常見的問題是，你還會產生你不想要的其他細胞

。”

“

在分化β細胞的情況下，我們可能會得到其他型別的胰腺細胞或肝細胞

。”儘管植入這些不必要的或“非目標”的細胞不會造成任何傷害，米爾曼進一步解釋說，

這些更多的“非目標”細胞抵消有用細胞的數量及治療效果

。

“

你需要大約10億個β細胞來治療糖尿病患者。但如果你製造的細胞中有四分之一實際上是肝細胞或其他胰腺細胞，而不是需要10億個細胞，你將需要12.5億個細胞

。

這使治療這一疾病的難度增加了25%

。”

尖端幹細胞技術

這項新技術以hPSC的細胞骨架或內部“支架”為靶點，引導其分化為胰腺細胞。

（

這種細胞骨架是一種結構，幫助細胞保持其形狀，並提供機械支援，允許細胞移動，分裂和繁殖）

。針對這一結構，研究人員可以

創造更少的無關細胞和功能更好的β細胞來幫助控制血糖

。

米爾曼解釋了這種方法的新穎性，他說：“這是一種完全不同的方法，我們的方式完全不同。”“在此之前，我們會識別各種蛋白質和因子，並將它們灑在細胞上，看看會發生什麼。”由於我們已經更好地理解了訊號，所以我們能夠減少這個過程的隨機性。”

幹細胞“快速治癒”嚴重糖尿病

米爾曼和研究小組將由hPSC分化出來的β細胞的“胰島大小的聚集體”移植到1型糖尿病小鼠體內。

（胰島是位於胰腺的細胞群。其中一些細胞是分泌胰島素的β細胞）

如圖所示，人類幹細胞可以轉化為分泌胰島素的β細胞。移植數十億這樣的細胞可能很快就能治癒1型糖尿病。

作者在他們的論文中寫道，這種移植過程“迅速逆轉了小鼠先前存在的嚴重糖尿病”。這種逆轉發生的速度與人胰島相似，血糖正常控制至少維持9個月。

“

我們能夠製造出更多的β細胞，這些細胞在老鼠體內的功能也更好，其中一些細胞已經治癒一年多了

。”——傑弗裡·米爾曼

首席調查員繼續報告重大調查結果：“這些老鼠患有非常嚴重的糖尿病，血糖濃度超過每升血液500毫克

(mg/dL)

，這對一個人來說是致命的。當我們給老鼠注射胰島素分泌細胞時，他們的

血糖水平在2周內恢復到正常水平，並維持了好幾個月

。”

然而，研究人員也解釋說，在這項研究能夠幫助人類之前，還有幾個步驟要做。首先，必須在體型較大的動物身上測試這些細胞，然後找到一種方法，使這項新技術能夠為每年新增數百萬患有1型糖尿病的患者製造出數十億細胞。

國內相關領域進入快車道

從以上兩項研究中能夠看出，將幹細胞用於糖尿病治療上很有前景。其實不僅在國外，近幾年我國的幹細胞技術發展也進入了快車道。

例如，青島大學內分泌科早在2010年就開展了，利用人臍帶間充質幹細胞靜脈輸注治療糖尿病的臨床研究，兩位患者接受幹細胞治療後，胰島功能得到明顯改善；

武警總醫院2011年2月至2011年12月，對30例2型糖尿病患者，

（其中男18例，女12例，平均年齡為(40±5)歲，糖尿病病程平均為(5±2)年）

進行臍帶間充質幹細胞靜脈回輸治療，

三個月後，患者的糖化血紅蛋白降低；空腹C肽和餐後2h的C肽升高

；空腹血糖和餐後2h血糖從移植前的

(8.54±2.61)mmol/L和(13.70±3.20)mmol/L降低為(7.13±1.81)mmol/L和10.30±2.71)mmol/L

，所有使用胰島素治療的21例患者中，

胰島素減量超過50%的為11例，有1例完全停用胰島素，其餘9例患者均有不同程度的減少

。

由此可見，將幹細胞技術用於糖尿病的治療極具前景，尤其是在幹細胞家族中備受關注的間充質幹細胞，它透過旁分泌機制對人體免疫系統有著較好的免疫調節作用，對於免疫缺陷性疾病

（類風溼性關節炎、紅斑狼瘡）

、神經系統疾病

（帕金森、阿爾茲海默症）

、消化系統疾病

（克羅恩病）

等的治療前景，也逐漸被證實。相信透過科學家們的不斷努力，未來針對疾病治療的模式有望被幹細胞技術改寫。

本文轉自細胞王國

作者摩西