干细胞最新进展:免去胰岛素注射,这样的未来不再遥远!

   时间:2019-09-20 14    浏览:2602   标签: 干细胞治疗糖尿病 干细胞最新进展

  近年来,全世界各地区糖尿病患者人数在不断增加,其治疗主要方法是胰岛素注射,具有长期依赖性,属于不可治愈的治疗方法。迫切需要一种能够突破传统治疗局限性的方法,这时干细胞应运而生,治疗糖尿病十分具有前景。


干细胞最新进展:免去胰岛素注射,这样的未来不再遥远!


  如何让糖尿病患者免于每日胰岛素注射?答案是干细胞移植。然而,这种方法遇到了一些障碍,比如治疗效果有限,需要终生免疫抑制。

  不过,令人高兴的是,这些障碍正在被科学家逐渐克服,一些概念性的理论正逐渐形成产品,最终也将进入到临床使用阶段,帮助人们实现糖尿病的功能性治疗。

  如何克服免疫系统排斥?

  科学家们在探索如何解决免疫系统排斥问题的过程中做了很多尝试,比如将细胞封装在“绝缘袋”(一种可以避免免疫排斥的装置),但这又会产生新的问题:植入物周围形成的瘢痕组织阻碍了细胞的工作。疤痕组织或纤维化是移植物周围已知的失败点,给细胞带来了屏障,会导致植入物周围细胞的存活率降低。

  不过现在有科学家正在解决这个问题,他们把目标锁向了纳米技术。科学家认为,如果能够减少纤维化,确实有助于细胞更好地获得营养,更好地生存并更有效地发出信号,这对细胞治疗的成功至关重要。

  一家2016年诞生的新锐公司Encelling正在开发一种细胞封装技术[1],这项技术最初是由加州大学旧金山分校的教授开发,现正由这家新锐公司进行产品化。

  他们开发了一种类似于“小袋子”的装置,由超薄纳米孔膜制成。“小袋子”可以保护β细胞不受免疫系统的影响,同时让它们分泌胰岛素发挥作用。科研人员将干细胞衍生的β细胞放入“小袋子”里,然后将其植入皮下,这些细胞就会通过分泌胰岛素来响应血液中葡萄糖水平的变化。这种装置具有灵活性,例如可以将它们放置到人为容易接近的位置,并且还可以在“袋子”中添加新的细胞。

  目前,这种设备正处在早期测试阶段,但已经显示出了前景。科研人员已经在动物身上做过测试,目前正准备在更大的动物身上做实验,最后到人体试验。

  对于如何克服免疫系统的排斥反应,其他科学家也做了尝试,并且这种尝试也已经进入到商品化阶段。

  美国加州的ViaCyte公司开发的产品组合PEC-Encap将源于干细胞的胰腺祖细胞(PEC-01)封装在细胞递送系统Encaptra中,初步临床试验结果表明[2],当移植成功时,植入的细胞不仅能够存活,还能增殖并发育成为产生胰岛素和其他调节性激素的细胞;研究数据还表明,细胞递送系统可以保护移植细胞免受免疫系统的排斥反应。为了达到更好的移植效果,ViaCyte公司不断优化细胞递送系统,以提高长期移植的潜力。

  如何突破胰岛细胞相关的难题?

  科学研究表明,胰岛细胞移植有潜力成为I型糖尿病的永久性疗法。然而,问题在于这些细胞难以形成为胰岛素生长及供应所需的血管网络。人类胰岛往往在准备移植时失去血管,一直以来人们试图解决这个问题,但均以失败告终。

  为了加速移植组织的血管化,科学家们开发了一种称为自凝固细胞培养的技术[3],让不同组织碎片中的细胞自动凝结生成具备血循环系统的组织。他们利用到捐赠的人体器官细胞、小鼠器官细胞以及诱导多能干细胞,将这些细胞与间充质干细胞以及人脐静脉血管内皮细胞相结合,还添加了诱发胰岛形成的遗传与生化物质。在内皮细胞生长培养基中培养,这些成分就会浓缩并自行组织形成胰岛组织,并且在组织中生成血管系统。

  


  结果显示,这项技术不仅促进了组织的功能化,还大大改善了移植后的植入成活率。测试发现,这种技术培育出来的移植物治疗I型糖尿病模型小鼠比传统方法更有效。

  与胰岛细胞相关的另一个问题是,生产足够量的能够响应葡萄糖调节需要的胰岛β细胞。

  今年5月,《自然》杂志阐述了如何富集干细胞定向分化而来的胰岛β细胞[4],对胰岛β细胞的纯化有重要意义。他们发现干细胞定向分化来的β细胞上有一种特殊蛋白(CD49a)高度表达,并通过携带CD49a抗体的藻红蛋白微珠成功富集β细胞,提高了产量。

  今年1月,《干细胞报告》杂志上的研究表明[5],通过调整诱导人干细胞产生分泌胰岛素的β细胞的配方,由此产生的β细胞对血液中的葡萄糖水平波动更敏感。

  这两项研究成果有望帮助科学家解决胰岛β细胞量不够以及敏感度的问题,而这两个问题也是提高治疗效果需要攻克的问题。

  展望

  胰岛素日注射给糖尿病病人带来了许多困扰,干细胞再生医学技术的发展给糖尿病的治疗带来了新的希望。干细胞具有多向分化潜能,在一定条件下可分化为胰岛β细胞或胰岛素分泌细胞。干细胞也可以调节不平衡的免疫系统等。这些特点为糖尿病的治疗提供了可能。

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