治愈糖尿病的新希望:胰岛细胞微囊化

2020
09/02

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干细胞者说
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或许在不久的将来,人类会开启胰岛细胞微囊化治疗糖尿病的新时代!

 如果我们能找到一种技术:既能发挥胰岛细胞分泌作用,又能避开免疫系统的攻击,这无疑会大大提高了 I 型糖尿病的治愈可能。那么,胰岛细胞微囊化可以吗?

编辑:陈圆圆  郑天慧 

来源:医学参考报 

在 1 型糖尿病(Type 1 Diabetes Mellitus,T1DM)中,胰岛β细胞遭到机体免疫系统破坏,部分或完全失去了分泌胰岛素的功能,造成体内胰岛素绝对缺乏,引起了血糖水平持续升高,于是糖尿病出现了。

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图1. 1型糖尿病胰岛素分泌绝对不足

胰岛移植虽可以逆转患者的胰岛功能,但是供源不足,同时机体也有免疫排斥反应,临床上无法大规模开展。近年来,蓬勃发展的干细胞技术,解决了细胞来源问题,但是也存在局限性——体内难以发挥胰岛细胞功能以及存在免疫排斥。

如果我们能找到一种技术:既能发挥胰岛细胞分泌作用,又能避开免疫系统的攻击。那么,无疑大大提高了治愈 T1DM的可能。基于这种设想衍生的胰岛细胞微囊化技术吸引了大量科研人员的目光。其思路大同小异,即利用材料制作出一种免疫隔离装置,隔绝自身免疫系统对植入β细胞的排异反应,同时允许葡萄糖、胰岛素和氧气等物质在细胞里自由进出

下面,我们将简单介绍一下国内外致力于胰岛细胞微囊化的几家公司。

1

先行者:ViaCyte公司 

ViaCyte 是美国加州圣地亚哥的一家生物技术公司。目前,ViaCyte开发治疗糖尿病的细胞疗法分别是PEC- Encap(也称 VC-01)、PEC-Direct(也称 VC-02)及PEC-QT(也称VCTX-210)。前两者的核心都是PEC-01细胞,一种由人源胚胎干细胞定向分化出的胰腺内胚层祖细胞。一旦被植入患者体内,PEC-01 细胞将慢慢分化成胰岛素分泌细胞,可分泌胰岛素调节和控制患者的血糖水平。

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图2:ViaCyte 公司研发管线

产品一:PEC-Encap

PEC-Encap疗法适用于 T1DM 和 T2DM,是世界上首个进入临床试验的糖尿病胚胎干细胞衍生疗法。通过使用半透性保护膜将PEC-01 细胞装在一个Encaptra细胞递送系统中,使其避免受到免疫攻击,不需要免疫抑制剂。2018年6月,ViaCyte发布了PEC-Encap针对T1DM 1/2期临床试验的两年数据,结果显示该产品安全且耐受性良好,可分化为胰岛素生成细胞。

产品二:PEC-Direct

  PEC-Direct针对细胞封装设备做了改进,将PEC-01细胞包裹在非免疫保护装置中,植入的细胞可直接血管化,提供了快速、强大的葡萄糖响应性胰岛素生成细胞,但需要服用免疫抑制剂。PEC-Direct 临床试验也已开启,仅面向T1DM。2017年8月,已为两个患者植入了缩小版PEC-Direct,对于治疗剂量的PEC-Direct 的临床试验随后也展开了招募。2019年10月,ViaCyte发布PEC-Direct针对T1DM的初步疗效数据,当细胞有效植入T1DM患者体内后,可以分泌出胰岛素。  

产品三:PEC-QT

  PEC-QT是利用CRISPR基因编辑技术,体外编辑胚胎干细胞系   (CyT49)   的免疫调节基因,既可以避免免疫系统攻击,这有可能使胰岛β细胞替代产品为T1DM患者带来持久的益处并且不会引发免疫反应。     2     后起之秀:Semma公司  

Semma公司是美国的一家再生医学公司,创始人是专门研究胰腺干细胞的科学泰斗Douglas Melton。他的团队成功地在实验室里,将胚胎干细胞转化成了胰岛中专有的能感受葡萄糖和分泌胰岛素并以此控制血糖的干细胞衍生胰岛(SC-islets),可以源源不断地提供胰岛细胞,解决了胰岛移植供体不足的问题。

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图3.干细胞衍生胰岛(SC-islets)的制备

细胞治疗的最终目标是用“人工胰腺”去取代 T1D 患者对胰岛素制剂的依赖。当免疫系统没有阻碍的时候,细胞疗法可以治愈Ⅰ型糖尿病。但是,如何保护移植细胞免受机体的自身免疫攻击,这是一个很重要的问题。

2019年6月,在国际干细胞研究学会(ISSCR)会议上,Semma公司宣布了他们在非人类灵长类动物和猪身上测试数据,实现了两个临床前概念验证:

  • 其一,SC-islets在体内可以发挥较长时间的胰岛素分泌功能

  • 其二,免疫保护装置封装的 SC-islets 快速分泌胰岛素响应 C 肽定量刺激, 在不使用免疫抑制剂的情况下维持 SC-islets 的活性和功能,并保持对血糖水平的快速反应。

这些结果为后续的临床试验奠定了基础。

3

国内新势力

关于胰岛细胞微囊化治疗糖尿病,中国的科研团队也在积极探索。中国科学院大连化学物理研究所马小军研究员,在胰岛细胞微囊化移植治疗糖尿病方面取得了一定的成果。其材料技术方面采用海藻酸盐——壳聚糖酰基衍生物微胶囊制备技术。

我国的制药企业广东东阳光药业有限公司也将其作为重点产品积极探索。东阳光药业有一款产品是基于诱导多能干细胞(iPSC)来开发的。其细胞技术是与深圳市三启生物技术有限公司联合开发,将 iPSC 定向分化为具有葡萄糖响应并可释放胰岛素的胰腺β细胞。其材料技术来源自中科院大连化学物理研究所等多家科研单位。东阳光药业尝试利用胶囊免疫隔离技术,保护移植的胰岛β 细胞免受机体自身免疫系统攻击,从而达到长时间发挥降糖效果的目的。现已进入动物实验阶段,并取得了良好的降糖效果。

或许在不久的将来,人类会开启胰岛细胞微囊化治疗糖尿病的新时代!

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关键词:
胰岛细胞,免疫系统,微囊化,糖尿病,胰岛素,干细胞

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