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顶级期刊两文并发:干细胞治愈I型糖尿病希望初现

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点击次数:  更新时间:2016-01-28  【打印此页

据世界卫生组织统计:2008年全球估计约有3.47亿人患有糖尿病。目前流行率仍呈上升趋势,尤其在低收入和中等收入国家。2012年总共约有150万人直接死于这一疾病,其中80%以上的死亡病例发生在低收入和中等收入国家。据世卫组织预测,到2030年,糖尿病将成为第七项主要死亡原因。随着时间推移,高血糖会严重损害身体各主要器官系统,造成心脏病、中风、神经损伤、肾功能衰竭、失明、阳痿以及可能导致截肢的感染。

糖尿病有两种主要形式。I型糖尿病患者通常不能自己分泌胰岛素,因此需要注射胰岛素来维持生命。II型糖尿病占糖尿病病例总数的90%左右,患者通常自己能够产生胰岛素,但不能产生足够的胰岛素或无法妥善利用。

对于大部分I型糖尿病患者而言,每日按时注射胰岛素是主要的控制血糖的方法。也有一些不接受每天注射胰岛素的患者,接受了胰岛移植治疗,这种治疗方法目前主要受到两个方面的制约:没有足够的胰岛供体和胰岛受体的终身排异反应。

哈佛大学干细胞研究所(Harvard Stem Cell Institute,HSCI)的Douglas Melton教授,因自己的两个孩子都患上了I型糖尿病而暗下决心,立志要治愈I型糖尿病。历时数年的潜心研究,2014年Melton终于利用人体胚胎干细胞(human embryonic stem cells)首次培育出了可以分泌胰岛素的β细胞–SC-β细胞,这一研究成果于当年10月刊登在顶级期刊《细胞》上(1)。由于Melton的贡献,人类首次可以获得无穷无尽的分泌胰岛素的SC-β细胞了。尽管治愈I型糖尿病的“万里长征”只迈出了第一步,但是这个好的开始却意味着成功了一半。剩下的一半是如何解决排异反应。

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Douglas Melton教授

一直以来,接受胰岛移植的患者都是通过免疫抑制剂来缓解自身免疫反应。然而,这种通过降低自身免疫机能来保证胰岛安全的做法,有时会得不偿失。因为免疫力一旦降低,就给了其他病原物可乘之机,甚至会提高患癌症的几率。所以,器官移植加免疫抑制并不是治疗I型糖尿病的最佳方法。科学家必须找到一种更好的避免自身免疫反应的方法,Melton发明的SC-β细胞才能大显身手。

也许是为了尽快将SC-β细胞用于临床,HSCI这回联合了麻省理工学院、伊利诺伊大学、波士顿儿童医院和马萨诸塞大学,携手攻克排异反应的问题。强强联手再次印证了那句老话,“团结就是力量”。1月25日,这支“最强治疗糖尿病战队”终于攻克了这一难题,他们发现了一种新材料,用这种新材料包被之后,SC-β细胞可以躲避人体排异反应。这一研究成果刊登在顶级期刊《自然医药》上(2)。此外,MIT的Daniel G. Anderson和Robert S. Langer团队研发的这种不引起人体排异反应的新材料,作为重大发明同日刊登在顶级期刊《自然生物技术》上(3)。

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TMTD藻酸盐包被的SC-β细胞

Anderson团队发明的这种材料是经过TMTD(triazole-thiomorpholine dioxide)化学修饰的藻酸盐(alginate)。他们用TMTD藻酸盐包被SC-β细胞,然后将其植入到小鼠的体内,可以保证小鼠血糖连续174天保持稳定。这一时间跨度竟占了小鼠生命旅程的四分之一。目前TMTD藻酸盐已经在啮齿目和灵长目(不含人类)中开展了实验,均能避免人体免疫反应。

Anderson团队的这一发明,不仅解决了器官移植的排异反应,还直接证明了Melton发明的SC-β细胞治疗I型糖尿病的方法是有效的。如果经化学修饰的藻酸盐包被的SC-β细胞在人体内也具备同样的功效,那么注射胰岛素是不是就没了,并发症是不是也没了?如果Anderson团队发现了时间更长的外包材料,可以在人体使用数十年,甚至一百年,那么依赖胰岛素为生的糖尿病患者是不是就可以被治愈了?

尽管目前相关的人体临床试验还没有开展,一切还都充满未知,但是这些研究成果至少让我们看到胜利的希望了。

参考文献:

1.Pagliuca Felicia W, Millman Jeffrey R, Gürtler M, Segel M, Van Dervort A,

et al. 2014. Generation of Functional Human Pancreatic β Cells In Vitro. Cell 159:428-39

2.Vegas AJ, Veiseh O, Gurtler M, Millman JR, Pagliuca FW, et al. 2016. Long-term glycemic control using

polymer-encapsulated human stem cell-derived beta cells in immune-competent mice. Nat Med advance online publication

3.Vegas AJ, Veiseh O, Doloff JC, Ma M, Tam HH, et al. 2016. Combinatorial hydrogel library enables identification

of materials that mitigate the foreign body response in primates. Nat Biotech advance online publication

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