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干細(xì)胞治療糖尿病的研究進(jìn)展及臨床轉(zhuǎn)化 作者及來源 朱大龍 李莉蓉 中華糖尿病雜志, 2015,07(12): 721-723. 一、糖尿病再生治療的干細(xì)胞類型 可分化為胰島β細(xì)胞的干細(xì)胞類型包括：胚胎干細(xì)胞,、成體干細(xì)胞,、誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞等。成體干細(xì)胞存在于胰腺,、骨髓,、臍帶或臍血、肝,、腸上皮,、神經(jīng)上皮、內(nèi)皮祖細(xì)胞等,，具有自我更新能力和多向分化潛能,。其中研究最多的是骨髓干細(xì)胞和臍帶／臍血干細(xì)胞[2]。 二,、胚胎干細(xì)胞（embryonic stem cells,，ESCs）難以實(shí)現(xiàn)臨床轉(zhuǎn)化 ESCs具有多向分化潛能和強(qiáng)大的增殖特性。體外培養(yǎng)過程中,，人ESCs可轉(zhuǎn)分化為'胰島樣'細(xì)胞簇，并隨小鼠體內(nèi)血糖水平的高低而自主分泌胰島素,。借助微囊包埋,、miR-375高表達(dá)和三維構(gòu)建等方式，能將ESCs的轉(zhuǎn)分化效率提高至7%[3],。 ESCs具有高致瘤風(fēng)險(xiǎn),、宿主免疫排斥反應(yīng)明顯及倫理學(xué)爭議強(qiáng)烈等局限性[4]。盡管借助'自殺'基因轉(zhuǎn)入ESCs,、海藻酸鈉微囊包埋ESCs以及米非司酮誘導(dǎo)酶高表達(dá)等方法[5],，可在一定程度上殺傷ESCs誘發(fā)的腫瘤細(xì)胞,，但成功率不高，因此,，ESCs臨床應(yīng)用前景并不明朗,。 三、誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞（induced pluripotent stem cells,，iPSCs）可望取代ESCs應(yīng)用于臨床 iPSCs的生物學(xué)特性與ESCs高度相似[6],，其最大的優(yōu)勢(shì)在于：通過從糖尿病患者自身獲得特異性iPSCs，可有效避免ESCs移植過程中所面臨的免疫排斥反應(yīng)和倫理學(xué)爭議,。盡管如此,，iPSCs技術(shù)仍然面臨以下問題：(1)低轉(zhuǎn)分化效率（0.01%~0.10%)：借助原癌基因的表達(dá)，雖可提高其分化潛能,，卻增加了致瘤風(fēng)險(xiǎn)性[7],；(2）激活非正常基因：源于iPSCs的胰島素分泌細(xì)胞可能表達(dá)某些異?；?，誘發(fā)同基因受體發(fā)生自身免疫反應(yīng)。只有有效解決這些問題,，才有望推動(dòng)iPSCs技術(shù)的臨床轉(zhuǎn)化,。 四、自體外周造血干細(xì)胞移植（autologous hematopoietic stem cell transplantation, AHSCT）對(duì)成人1型糖尿?。═1DM）患者的療效良好 造血干細(xì)胞（HSC）具有極強(qiáng)的自我更新能力與多向分化潛能,，可抑制NOD小鼠（自身免疫性T1DM小鼠）體內(nèi)致病性T細(xì)胞而活化調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Treg）；降低促炎性細(xì)胞因子而增加抗炎性細(xì)胞因子水平,。同時(shí),，HSC可促進(jìn)內(nèi)源性胰島β細(xì)胞再生及胰島局部新生血管形成，由此改善NOD小鼠的胰島功能,。 臨床采用AHSCT方案治療T1DM的根本機(jī)制在于：先以大劑量免疫抑制劑（環(huán)磷酰胺）摧毀T1DM患者體內(nèi)'病態(tài)'免疫系統(tǒng)后,，回輸自體HSC重建'正常的'免疫功能，借此逆轉(zhuǎn)胰島自身免疫反應(yīng),，修復(fù)受損組織,。迄今在世界范圍內(nèi)，先后有諸多學(xué)者開展了AHSCT治療成人或兒童T1DM的臨床研究[8, 9, 10, 11, 12, 13, 14],。 關(guān)于AHSCT治療T1DM的臨床應(yīng)用,，以下幾點(diǎn)值得注意：(1)AHSCT對(duì)成人T1DM患者的療效良好，但對(duì)于兒童T1DM患者，其療效并不優(yōu)于傳統(tǒng)胰島素注射。(2)AHSCT療效的主要影響因素包括：移植前的病程,、發(fā)病年齡,、空腹C肽水平,、胰島自身抗體陽性數(shù)目,、血漿腫瘤壞死因子α（TNF-α）水平、酮癥酸中毒史以及CD34＋細(xì)胞輸注數(shù)量等,。其中,，移植前空腹C肽、發(fā)病年齡和血漿TNF-α水平聯(lián)合預(yù)測(cè)移植后病情完全緩解率的準(zhǔn)確性可達(dá)73.9%,。(3)AHSCT免疫清除效應(yīng)的峰值期為移植后3~6個(gè)月,，'免疫重建'顯現(xiàn)期為移植后12~36個(gè)月。其后,，T1DM患者機(jī)體內(nèi)環(huán)境由移植前的促炎性轉(zhuǎn)化為移植后的抗炎性,，誘導(dǎo)機(jī)體對(duì)胰島自身抗原產(chǎn)生免疫耐受。(4)AHSCT可能誘發(fā)重癥感染,、性腺或甲狀腺機(jī)能減退等,，如何提高安全性是推動(dòng)其臨床應(yīng)用的關(guān)鍵。 五,、間充質(zhì)干細(xì)胞（mescenchymal stem cells, MSCs）可望用于治療糖尿病及其并發(fā)癥 1．MSCs治療T1DM的療效機(jī)制及臨床應(yīng)用： 人MSCs可來源于骨髓,、臍帶Wharton膠或臍血、脂肪組織,、羊水,、牙髓等。其中,，人骨髓MSCs（BMMSCs）,、臍血間充質(zhì)干細(xì)胞（UCB-MSCs）、臍帶Wharton膠MSCs（WJ-MSCs）以及脂肪組織MSCs（AD-MSCs）的應(yīng)用較為廣泛,。 MSCs治療T1DM的主要機(jī)制包括免疫調(diào)節(jié)效應(yīng),、歸巢性和轉(zhuǎn)分化特性。細(xì)胞外基質(zhì)對(duì)MSCs的轉(zhuǎn)分化特性尤為重要,。有學(xué)者將葡聚糖和明膠構(gòu)建的'三維生物支架'作為'細(xì)胞外基質(zhì)',，成功地將AD-MSCs體外轉(zhuǎn)分化為'胰島樣'細(xì)胞團(tuán)，并呈現(xiàn)出良好的血供及血糖反應(yīng)性[15],。 體內(nèi)MSCs是否可轉(zhuǎn)分化為胰島素分泌細(xì)胞,，尚存在爭議。我們?cè)谇捌趧?dòng)物研究中發(fā)現(xiàn),，歸巢至受損胰島的BM-MSCs與胰島素陽性細(xì)胞的分布完全沒有重疊,，表明MSCs并未轉(zhuǎn)分化為胰島素分泌細(xì)胞（待發(fā)表）；胰島內(nèi)胰島素含量增加的主要機(jī)制可能在于其免疫調(diào)節(jié)作用（即抑制CD4 T/CD8 T細(xì)胞,，增強(qiáng)Treg細(xì)胞）。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn),，通過增加骨髓MSCs的回輸量或者回輸頻率,，在一定程度上可提高M(jìn)SCs的免疫抑制作用（待發(fā)表）,。這就提示其對(duì)NOD小鼠的抑制效應(yīng)存在劑量依賴性。 2009年3月至2013年12月,，我們于國內(nèi)率先采用異體BM-MSCs/UCB-MSCs移植治療了23例T1DM患者,，發(fā)現(xiàn)異體MSCs移植治療T1DM患者的總體有效率達(dá)70%~80%；異體UCB-MSCs與BMMSCs的臨床療效相似且安全性良好（待發(fā)表）,。 迄今,，世界范圍內(nèi)已開展了多項(xiàng)采用MSCs治療T1DM患者的研究（如NCT010-68951、NCT01157-403,、NCT01322789,、NCT00646724等）。在這些研究中,，MSCs類型不一且來源于異體或自體（如BM-MSCs,、AD-MSCs、UCB-MSCs等）,，移植前患者的病程存在明顯差異（3周至10年）,，移植途徑為體靜脈或門靜脈輸注，隨訪周期3個(gè)月至3年不等,，觀察指標(biāo)包括胰島素用量,、糖化血紅蛋白（HbA1c）、C肽,、淋巴細(xì)胞亞型比例及細(xì)胞因子濃度等,，隨訪數(shù)據(jù)顯示MSCs作用包括：（1）可調(diào)節(jié)CD4 /CD8 /Treg細(xì)胞之間的平衡，逆轉(zhuǎn)胰島自身免疫反應(yīng),；（2）可促進(jìn)胰島β細(xì)胞的自我再生,，顯著改善T1DM患者的胰島功能，預(yù)防糖尿病酮癥酸中毒（DKA）的發(fā)生,；（3）回輸數(shù)目與移植后T1DM患者的C肽水平呈正相關(guān),，故其療效具有劑量依賴性[16, 17, 18]。 盡管異體或自體MSCs移植是當(dāng)前T1DM治療方式中較有前途的新嘗試,，但是,，其臨床轉(zhuǎn)化尚面臨以下問題：MSCs的體外擴(kuò)增及分化過程，可能增加其致瘤風(fēng)險(xiǎn),；經(jīng)體靜脈回輸?shù)拇蠖鄶?shù)MSCs會(huì)在肺臟發(fā)生栓塞壞死,，由此降低了MSCs向受損胰島的歸巢效率；MSCs療效持續(xù)時(shí)間短且個(gè)體差異明顯,。為此,，我們已開展了異體MSCs多次輸注、聯(lián)合二肽基肽酶Ⅳ（DPP-4）抑制劑或免疫抑制劑等后續(xù)臨床研究，以期提高M(jìn)SCs療效且推動(dòng)其臨床應(yīng)用,。 2．MSCs與其他類型細(xì)胞聯(lián)合治療T1DM或2型糖尿?。═2DM）： 近兩年，異體MSCs與其他類型細(xì)胞（HSC,、外周血單核細(xì)胞）聯(lián)合治療T1DM或T2DM的臨床研究受到關(guān)注,。相較于單一MSCs移植，聯(lián)合方案可進(jìn)一步改善晚期T1DM患者的高血糖水平及終末期腎病[19],，并提高T2DM患者的胰島素敏感性（NCT01415726）[20],，顯然拓寬了干細(xì)胞治療糖尿病的應(yīng)用前景 3．MSCs治療糖尿病并發(fā)癥的臨床應(yīng)用： 異體MSCs在一定程度上可延緩或治療糖尿病微血管/大血管并發(fā)癥。如緩解糖尿病痛性周圍神經(jīng)病變,、改善陰莖勃起功能,、促進(jìn)糖尿病心肌病的血管再生、減輕心肌細(xì)胞凋亡和心室重塑,、加快難治性皮膚潰瘍的愈合,、改善嚴(yán)重周圍血管病變患者的缺血癥狀等[21]。這些療效可能與MSCs的轉(zhuǎn)分化特性,、旁分泌效應(yīng)及免疫抑制作用等有關(guān),。 六、干細(xì)胞治療糖尿病所面臨的挑戰(zhàn) 目前,，關(guān)于干細(xì)胞治療糖尿病的臨床試驗(yàn)（www.ClinicalTrials.gov）近80余項(xiàng),，中國范圍內(nèi)開展26項(xiàng)，其中,，MSCs相關(guān)的臨床試驗(yàn)比例最高（43%）,。盡管所取成果存在爭議，但由于國內(nèi)缺乏嚴(yán)格的監(jiān)管機(jī)構(gòu),、醫(yī)患雙方對(duì)其療效期望過高等,，臨床應(yīng)用中曾一度出現(xiàn)干細(xì)胞治療'商業(yè)利益化'和'過度泛濫化'的現(xiàn)象。為此,，中華醫(yī)學(xué)會(huì)糖尿病學(xué)分會(huì)于2012年發(fā)布了《關(guān)于干細(xì)胞治療糖尿病的立場聲明》[22],，聲明指出：希望國家加強(qiáng)對(duì)干細(xì)胞治療糖尿病基礎(chǔ)研究和臨床研究的支持力度，促進(jìn)干細(xì)胞治療糖尿病研究成果向臨床實(shí)踐的轉(zhuǎn)化,；希望我國相關(guān)政府部門針對(duì)干細(xì)胞治療糖尿病方面的問題制定相應(yīng)的行政法規(guī)或管理規(guī)范,。 我們應(yīng)該認(rèn)識(shí)到：干細(xì)胞治療糖尿病曙光在望，但道路曲折,。由基礎(chǔ)走向臨床的轉(zhuǎn)化過程中,，尚需解決如下問題：（1）如何保護(hù)干細(xì)胞移植后免受患者機(jī)體的異體免疫排斥或自身免疫反應(yīng)（導(dǎo)入'免疫保護(hù)'基因[3]或聯(lián)合免疫抑制劑）？（2）如何減少干細(xì)胞在宿主體內(nèi)的致瘤性,？（3）何種來源的干細(xì)胞最佳,？體內(nèi)回輸后是否會(huì)傳輸某種感染性或遺傳性疾?。浚?）如何確立規(guī)范的細(xì)胞分離技術(shù)及回輸方法,？（5）如何確定適合干細(xì)胞移植的特定群體,？制定科學(xué)統(tǒng)一的臨床研究方案？只有解決上述問題,，我們才能真正駕馭好'干細(xì)胞移植'這一新的治療馬車，將人類糖尿病的防治推向一個(gè)嶄新天地,。 |
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