近期，國際期刊雜志“Stem Cell Research & Therapy”發(fā)表了一篇“干細胞療法治療1型糖尿病的現狀：評論與前瞻性思考”的文獻綜述。在這篇文章中，批判性評價(jià)僅限于關(guān)鍵實(shí)驗結果和相關(guān)臨床試驗。目的是找出在干細胞治療糖尿病變得可靠和可重復之前必須克服的局限性。作為細胞療法的替代方案，干細胞衍生細胞外囊泡(EVs)的使用被視為未來(lái)的一種可能性。

干細胞治療1型糖尿病的現狀：未來(lái)我們期盼什么？

什么是1型糖尿病

糖尿?。―M）是一種代謝性疾病，是一個(gè)主要的健康問(wèn)題。1型糖尿?。═1DM）患者體內胰島素分泌不足，而2型糖尿?。═2D）患者則無(wú)法利用胰島素。與1980年的1.08億人相比，2014年全球有超過(guò)4億人患有糖尿病。如果這一趨勢持續下去，預計到2045年，這一數字將增至6億多。其中，T1DM約占10%。

1型糖尿病的發(fā)病機制涉及自身免疫介導的對胰島中產(chǎn)生胰島素的β細胞的破壞。支持T1DM發(fā)病的自身免疫基礎的證據包括胰島周?chē)鸵葝u內出現淋巴細胞浸潤，以及出現針對多種胰島自身抗原的自身抗體。隨著(zhù)β細胞數量的減少，胰島素分泌也隨之減少，直到可用的胰島素不足以維持正常的血糖水平。外源性胰島素是治療T1DM患者的主要方法。雖然胰島素治療可以維持適當的血糖控制，但在許多患者中卻無(wú)法預防微血管并發(fā)癥。

此外，胰島素輸送不準確會(huì )導致血糖控制不佳和/或低血糖。胰島移植可以有效治療T1DM患者。盡管效果良好，但胰島移植的主要問(wèn)題是需要免疫抑制和供體稀缺。另外，干細胞衍生的胰島素分泌細胞可以提供無(wú)限的供應。

為此，胚胎細胞、新生兒細胞、誘導多能細胞和間質(zhì)/基質(zhì)細胞治療1型糖尿病的臨床應用已有報道，并成為多篇系統綜述的主題。

多能干細胞與1型糖尿病

人類(lèi)多能干細胞（hPSCs）包括胚胎干細胞（hESCs）和人類(lèi)誘導多能干細胞（hiPSCs）。胚胎干細胞（hESCs）來(lái)源于胚胎內部細胞團，而人類(lèi)誘導多能干細胞（hiPSCs）則是通過(guò)體細胞重編程產(chǎn)生的。然而，與hESCs相比，使用hiPSCs需要考慮的倫理問(wèn)題更少。此外，hiPSCs還提供了使用自體細胞的機會(huì )，因此可以避免異源免疫反應。一些研究報道了hESCs和hiPSCs之間的一些差異。這些差異包括基因表達譜、DNA甲基化等表觀(guān)遺傳修飾和遺傳穩定性。

人類(lèi)多能干細胞分化產(chǎn)品的臨床移植

hESC衍生的IPC移植面臨兩大挑戰：免疫原性和致畸性。因此，這些細胞的移植需要將它們封裝在免疫隔離裝置內和/或使用免疫抑制劑。為此，ViaCyte開(kāi)發(fā)了一種免疫保護裝置。該裝置裝載有源自hESC的PEC。數據表明，皮下移植這種組合[VC-01TM]可以控制嚙齒類(lèi)動(dòng)物化學(xué)誘導的糖尿病。

完全分化的IPC由Vertex Pharmaceutical Incorporated（美國馬薩諸塞州波士頓）從同種異體多能干細胞開(kāi)發(fā)而來(lái)。在I/II期開(kāi)放標簽臨床試驗（NCT04786262）中，納入了兩名低血糖意識受損的1型糖尿病患者。IPC被移植到門(mén)戶(hù)系統中。還必須給予免疫抑制劑。

Vertex公布了第一名患者的早期令人印象深刻的數據。第270天，患者實(shí)現胰島素獨立，HbA1c水平為5.2%。第二位患者的結果則沒(méi)有那么好。到第150天，外源胰島素需求僅減少了30%，HbA1c變?yōu)?.1%。不過(guò)，結果尚未公布。目前，Vertex計劃再招募17名患者。這種治療的缺點(diǎn)是必須進(jìn)行免疫抑制。實(shí)際上，頻繁施用胰島素與使用免疫抑制劑之間存在權衡。

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間充質(zhì)干細胞治療1型糖尿病

間充質(zhì)干細胞可以通過(guò)多種機制發(fā)揮其治療作用。它們可以定位損傷部位并支持胰島的修復。間充質(zhì)干細胞還增強胰島移植物血管化。通過(guò)其免疫調節功能，它們可以為早發(fā)T1DM提供治療手段。受這些有前景的特性的推動(dòng)，多項臨床試驗對MSC治療DM的用途進(jìn)行了評估。

• 胡等人將29名患者隨機分組如下：15名接受沃頓膠衍生間充質(zhì)干細胞靜脈注射，14名接受常規治療并作為對照。作者報告稱(chēng)，接受間充質(zhì)干細胞治療的患者的平均C肽水平有所增加，胰島素需求量有所下降。
• Carlsson及其同事在10名患者中使用了自體骨髓來(lái)源的間充質(zhì)干細胞。研究人員報告稱(chēng)，在1年的隨訪(fǎng)中，混合膳食耐受性測試中的C肽反應有所增加。
• 在A(yíng)raujo及其同事的一項試驗中，13名患者被隨機分配如下：8名接受同種異體AT衍生的MSC和維生素D，5名作為對照。干預三個(gè)月后，MSC治療組的胰島素需求量和HbA1c水平較低。
• 伊扎迪等人用自體骨髓來(lái)源的間充質(zhì)干細胞治療了11名患者。他們報告說(shuō)，早期診斷的T1DM中的間充質(zhì)干細胞治療改善了HbA1c和C肽水平。還觀(guān)察到促炎細胞因子向抗炎細胞因子的轉變。
• 卡爾森等人使用臍帶間充質(zhì)干細胞治療10名早發(fā)性T1DM患者。他們報告說(shuō)，治療組的胰島素需求量沒(méi)有變化，而對照組的胰島素需求量中位數增加了10單位/天。他和同事最近報告了對隨機對照試驗進(jìn)行徹底系統回顧和薈萃分析的結果，這些試驗測試了MSC在糖尿病患者中的臨床療效和安全性。

這些作者確定了176篇全文論文。然而，169項研究被排除在外，因為它們涉及非人類(lèi)實(shí)驗或沒(méi)有隨機化和對照。據報道，間充質(zhì)干細胞輸注改善了HbA1c水平，但空腹血糖或C肽水平?jīng)]有顯著(zhù)差異。盡管這些研究證明全身性間充質(zhì)干細胞給藥對于治療早發(fā)性1型糖尿病具有潛在益處，但仍存在大量不確定性，無(wú)法得出最終結論。間充質(zhì)干細胞來(lái)源不均勻，細胞劑量可變且患者數量有限。鑒于這些局限性，需要進(jìn)行大量高質(zhì)量、大規模隨機研究才能提供明確的結論。

為了利用其免疫調節功能，最近的一些報告將間充質(zhì)干細胞與胰島聯(lián)合移植。王等人。從三名計劃接受胰島自體移植的慢性胰腺炎患者身上采集骨髓來(lái)源的間充質(zhì)干細胞。通過(guò)門(mén)靜脈將胰島與間充質(zhì)干細胞共同移植。作者報告說(shuō)該過(guò)程是安全的。與對照組相比，患者的12個(gè)月空腹血糖水平較低，生活質(zhì)量較好。

干細胞療法治療1型糖尿病的挑戰和局限性

多能干細胞衍生的IPC面臨兩個(gè)重要問(wèn)題：異體免疫反應及其腫瘤發(fā)生的可能性。

將其封裝在免疫隔離裝置中或使用免疫抑制是必要的。封裝有其固有的缺點(diǎn)。需要進(jìn)一步改進(jìn)現有的封裝系統。必須避免細胞缺氧，并確保有足夠的血管。還必須盡量減少異物組織反應引起的囊周纖維化。如果這些問(wèn)題得不到解決，在封裝裝置內進(jìn)行細胞移植將很難取得令人滿(mǎn)意和有意義的結果。終生需要使用免疫抑制劑會(huì )產(chǎn)生嚴重的副作用。此外，一些已使用的免疫抑制劑會(huì )導致糖尿病。表1概述了干細胞衍生的IPC。

起源細胞	分化實(shí)驗方案	分化所需時(shí)間（天）	差異化產(chǎn)品	臨床試驗	移植部位	封裝	免疫抑制
胚胎干細胞	[ 11 , 12 ]	14	胰腺祖細胞	是 [ 19 ] NTC：02239354	皮下	是（VC-01）	不
多能干細胞	[ 13 , 15 , 16 , 17 ]	14	胰腺祖細胞	是 [ 21 , 22 ]	皮下	是（VC-02）	是的
多能干細胞	[ 8 , 98 ]	30–36	胰島素產(chǎn)生細胞 (VX-880)	是的*	門(mén)戶(hù)內	不	是的
間充質(zhì)基質(zhì)/干細胞	[ 61 , 63 , 64 , 65 , 66 ]	10–21	產(chǎn)生胰島素的細胞	不僅僅在嚙齒動(dòng)物中進(jìn)行實(shí)驗 [ 61 , 65 ]	腎被膜下	不	不

最后，無(wú)論干細胞來(lái)源的IPC的來(lái)源如何，都必須解決其他問(wèn)題。必須量化實(shí)現胰島素獨立所需的細胞數量，并且還應確定它們的功能壽命。

前景：間充質(zhì)干細胞衍生的外泌體？

細胞外囊泡（EVs）是細胞（包括間充質(zhì)干細胞）自然釋放的膜囊泡。它們被包裹在脂質(zhì)雙分子層中，由于不含功能性細胞核，因此無(wú)法復制。大小在30-100nm范圍內的EV被稱(chēng)為外泌體（exosomes），該術(shù)語(yǔ)由Trams等人提出。外泌體是唯一一類(lèi)已知由內泌體通過(guò)內泌體膜內陷形成多泡體（MVBs）而衍生的EVs。外泌體通過(guò)多囊體與質(zhì)膜的融合釋放出來(lái)。

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眾所周知，外泌體是細胞物質(zhì)從分泌細胞到受體細胞的單向輸送器，可調節受體細胞的功能。這可以通過(guò)接觸信號、外泌體在靠近信號源的地方釋放或內分泌信號來(lái)實(shí)現，外泌體隨后通過(guò)血液進(jìn)行系統運輸，向遠端發(fā)揮作用。因此，間充質(zhì)干細胞衍生的外泌體已作為一種無(wú)細胞療法用于治療各種病癥。

間充質(zhì)干細胞衍生的外泌體與糖尿病

作為細胞療法的替代方案，MSC衍生的外泌體在治療DM中的潛在作用已在多項實(shí)驗研究中得到探索。

He等人從人臍帶干細胞中制備外泌體。他們通過(guò)使用高脂肪飲食并隨后給予鏈脲佐菌素（STZ）在大鼠中建立了T2DM模型。通過(guò)尾靜脈靜脈注射外泌體，劑量為10mg/kg，溶于200μlPBS，每3天一次，持續2個(gè)月。施用外泌體或植入人MSC后血糖水平顯著(zhù)降低。腹膜內葡萄糖耐量試驗（IPGTT）和腹膜內胰島素耐量試驗（ITT）顯示，外泌體給藥改善了葡萄糖代謝并增加了胰島素敏感性。此外，外泌體處理后自噬相關(guān)蛋白增加。作者認為外泌體通過(guò)促進(jìn)自噬改善葡萄糖和脂質(zhì)代謝。

EV作為細胞療法的替代品

關(guān)于利用EVs診斷和治療糖尿病或其并發(fā)癥的臨床前研究已成為多篇綜述的主題。

2014年，ClinicalTrials.gov僅發(fā)布了一項臨床試驗（NCT0213833）。自那以后，沒(méi)有公布或報告任何結果。

與此同時(shí)，干細胞療法的經(jīng)驗很普遍，并在不斷優(yōu)化。然而，使用外泌體可避免細胞療法的幾個(gè)相關(guān)問(wèn)題，特別是壞死和免疫排斥反應。由于外泌體沒(méi)有細胞核，因此不會(huì )致畸。外泌體可以?xún)Υ?，并可作為現成的治療工具及時(shí)提供。外泌體通過(guò)靜脈注射給藥，無(wú)需侵入性程序即可重復使用。此外，外泌體具有自主靶向能力，可被設計為特定分子的載體。然而，由于缺乏制備或表征EVs的標準化方法，EVs的治療應用具有挑戰性。此外，作為外泌體生產(chǎn)來(lái)源的間充質(zhì)干細胞是異質(zhì)性的。

因此，制備的樣本可能包含多種EV亞型的混合物。Witwer等人強調，有必要將國際細胞治療學(xué)會(huì )提出的鑒定間充質(zhì)干細胞的最低標準和國際細胞外囊泡學(xué)會(huì )的建議（2018年更新）結合起來(lái)。通過(guò)這種方式，可以確定制備和表征EVs的框架。由于間充質(zhì)干細胞衍生的EVs尚未實(shí)現全球標準化，因此應使用可重復的檢測方法，通過(guò)物理、生化和功能屬性來(lái)定義最終產(chǎn)品。

總結

過(guò)去十年，干細胞治療糖尿病取得了重大進(jìn)展。然而，在可靠地利用細胞療法治療糖尿病之前，仍有一些障礙和挑戰需要克服。

我們的目標是在沒(méi)有封裝、免疫抑制或基因操作的情況下成功進(jìn)行細胞移植。為實(shí)現這一目標，使用間充質(zhì)干細胞衍生的IPC帶來(lái)了一線(xiàn)希望。與ESCs和iPSCs相比，間充質(zhì)干細胞的致畸風(fēng)險微乎其微。實(shí)驗證據表明，異基因移植這些細胞不會(huì )引起免疫反應，這可能是基于未分化群體的免疫調節功能。間充質(zhì)干細胞衍生的IPC可進(jìn)一步增強免疫調節功能，以克服T1DM患者的自身免疫反應。間充質(zhì)干細胞臨床應用的缺點(diǎn)是其異質(zhì)性，這取決于其獲取來(lái)源以及供體之間的差異。

目前正在嘗試將其標準化。皮下組織是細胞移植的最佳部位。但必須解決血管通透性差的問(wèn)題。目前，我們的實(shí)驗室正在測試間充質(zhì)干細胞衍生的IPC皮下移植模型。細胞被移植到纖維蛋白基質(zhì)中。此外，我們還同時(shí)移植了一個(gè)小型支架用于藥物輸送（圖1）。

細胞被移植到生物基質(zhì)內。共同移植一個(gè)小支架用于藥物輸送。氧氣滿(mǎn)足即時(shí)需求，VEGF誘導早期血管形成，煙酰胺保持胰島活力，Exendin促進(jìn)體內進(jìn)一步分化

外泌體是一種令人興奮的治療選擇。我們認為，與源自未分化MSC的外泌體相比，源自IPC的受過(guò)改造的外泌體可能提供更好的治療效果。我們的實(shí)驗室正在進(jìn)行探索這一概念的實(shí)驗（圖2）。

外泌體從幼稚MSC（未受改造的外泌體）或分化的IPC（受教育的外泌體）的條件培養基中回收，并靜脈注射到STZ糖尿病小鼠中。結果與腎被膜下細胞移植進(jìn)行比較

最后，必須強調的是，只有當功能結果優(yōu)于新發(fā)現的藥物或不斷改進(jìn)的閉環(huán)胰島素泵時(shí)，細胞或外泌體療法對胰島素依賴(lài)型糖尿病患者才有意義且具有臨床合理性。

參考資料：Ghoneim, M.A., Gabr, M.M., El-Halawani, S.M. et al. Current status of stem cell therapy for type 1 diabetes: a critique and a prospective consideration. Stem Cell Res Ther 15, 23 (2024). https://doi.org/10.1186/s13287-024-03636-0

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