颠覆性技术Top12!大有可为的干细胞治疗糖尿病技术

2021
07/01

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近期,Mass General Brigham评选出了第六届细胞与基因疗法“颠覆性技术”Top12,认为这些技术将在未来几年内对医疗健康产生重要的影响。其中不断取得突破性进展的“干细胞疗法治疗糖尿病”技术位列其中,同时还包括细胞基因疗法治疗帕金森、通用型CAR-T疗法等。

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1全球糖尿病人数或将达到7亿

糖尿病是一种以高血糖为特征的慢性代谢疾病,当胰腺产生不了足够的胰岛素或者人体无法有效地利用所产生的胰岛素时,就会出现糖尿病。近年来,全球糖尿病的患病人数不断攀升,全球平均增长率为51%,按照这个趋势,预计到2045年全球将有7亿糖尿病患者!

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高血糖症或血糖升高,是糖尿病不加控制的一种常见症状,随着时间的推移会对人体的多种组织器官和系统带来严重损害,特别是眼、肾、心脏、血管、神经的慢性损害以及功能障碍,已经成为威胁人类健康最为普遍最为严重的一类疾病。

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目前临床上糖尿病类型的主要分为1型糖尿病和2型糖尿病,治疗方式主要是药物治疗,分为口服药物和注射胰岛素。多数需要不间断地长期用药。糖尿病的并发症难以控制,给患者身体和生活都带来严重的负担。

干细胞,尤其是间充质干细胞具有低免疫原性和多能性等特性,已用于多种疾病的治疗研究。近年来,科研人员们正在开发用来治疗糖尿病的干细胞疗法,希望能达到一次治疗长期有效的结果。

2干细胞治疗糖尿病的策略
干细胞疗法的策略之一就是使干细胞分化成可以分泌胰岛素的胰岛样细胞。
体内胰腺细胞发育的过程和信号通路已经研究的较为清楚,基于这些研究理论,近几年来研究者们利用不同的激素和生长因子去刺激或者抑制相应的信号通路,在体外利用人的多能干细胞分化成胰腺祖细胞,继而产生能分泌胰岛素的β样细胞,已经取得了相当多的进展[1,2,4]。多个实验室目前都关注在产生成熟的功能齐全的β样细胞和胰岛细胞,希望将他们移植到人体内可以取代人类胰岛的功能。

图片来自文献[1]
干细胞治疗糖尿病另一种重要的策略就是通过动脉导管直接移植成体干细胞到人类的胰岛中,使干细胞在胰腺微环境的诱导下定向分化为正常的成熟胰岛样细胞并分泌胰岛素,达到治疗糖尿病的目的[3]。

图片来自文献[3]
3干细胞治疗糖尿病的优势
基于目前干细胞治疗糖尿病的研究,显示的分子机制主要集中在以下几个方面:
(1)干细胞具有多向分化潜能,干细胞通过诱导能够分化成为胰岛β细胞;
(2)干细胞具有强大的旁分泌作用,包括干细胞与胰岛共移植增强胰岛存活,
(3)干细胞的免疫抑制作用,抑制T细胞增殖,降低炎症反应;
(4)干细胞分泌的细胞因子,能够修复受损细胞,促进细胞增殖分化,具有抗氧化能力,保护内源性β 细胞,从而改善了胰岛 β细胞的功能[5]。

图片来自文献[5]
4全球数百项临床试验进行中
截止到2021年6月,根据在美国国立卫生研究院(NIH)的临床试验注册网站(http://clinicaltrials.gov)的数据,全球正在开展的糖尿病相关干细胞治疗临床试验共计230项,82项已完成,其中我国注册项目54项,10项已完成,这些项目主要涉及1型糖尿病、2型糖尿病以及糖尿病血管病变、神经病变、糖尿病足等糖尿病并发症的治疗。

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2020年10月,一项干细胞治疗糖尿病的临床研究入围国家科技部“干细胞及转化研究”重点专项,项目名称为《人GLP-1和FGF21双因子高表达自体脂肪间充质干细胞输入治疗2型糖尿病临床研究》,这是国内继2016年“干细胞及转化研究”重点项目《利用体内微环境实现糖尿病中胰岛细胞转分化再生的机制研究》获批之后的又一个关于干细胞治疗糖尿病的专项。

多项针对研究1型糖尿病和2型糖尿病的临床研究结果显示干细胞治疗糖尿病具有一定的有效性和安全性,已经初步取得了比较好的效果[5]。

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图片来自文献[5]
5未来的机遇与挑战
糖尿病作为困扰人类社会最为严重的一种慢性病,开发出高效安全的治疗方法尤为紧迫和关键,相比于传统的化学药物和注射胰岛素治疗、器官移植等,干细胞疗法独特的优势显得尤为突出,可以有效避免免疫排斥,治疗来源缺乏等问题,并且越来越多的临床研究证实了干细胞疗法的有效性和安全性。
未来,仍然有问题需要解决,例如探讨干细胞分化胰岛细胞的复杂性,不同组织来源以及不同类型的干细胞治疗效果的差异;临床应用上,干细胞制备工艺过程中的质量控制,干细胞输入的次数、频率、数量等都有待进一步的研究和确定。
随着研究的不断深入和临床技术的不断成熟,相信干细胞治疗糖尿病的光明前景会被更加广泛的证实,并为饱受糖尿病折磨的病人带来重生。
参考文献:
[1] Memon, B., and Abdelalim, E.M. (2020). Stem Cell Therapy for Diabetes: Beta Cells versus Pancreatic Progenitors. Cells 9.
[2]Sambathkumar, R., Migliorini, A., and Nostro, M.C. (2018). Pluripotent Stem Cell-Derived Pancreatic Progenitors and beta-Like Cells for Type 1 Diabetes Treatment. Physiology (Bethesda) 33, 394-402.
[3]Sneddon, J.B., Tang, Q., Stock, P., Bluestone, J.A., Roy, S., Desai, T., and Hebrok, M. (2018). Stem Cell Therapies for Treating Diabetes: Progress and Remaining Challenges. Cell Stem Cell 22, 810-823.
[4]Sun, Y., Shi, H., Yin, S., Ji, C., Zhang, X., Zhang, B., Wu, P., Shi, Y., Mao, F., Yan, Y., et al. (2018). Human Mesenchymal Stem Cell Derived Exosomes Alleviate Type 2 Diabetes Mellitus by Reversing Peripheral Insulin Resistance and Relieving beta-Cell Destruction. ACS Nano 12, 7613-7628.
[5]陈飞 (2020). 干细胞改善糖尿病的分子机制及临床研究进展.


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关键词:
干细胞,研究,治疗,糖尿病

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