胰島β細胞移植的三大關(guān)鍵點

專家簡介

楊立勇，醫(yī)學博士，留美博士后，教授，主任醫(yī)師。福建省醫(yī)學會糖尿病學分會主任委員，中華醫(yī)學會糖尿病學分會委員，美國糖尿病學會會員，福建醫(yī)科大學代謝病研究室主任，福建醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院內(nèi)分泌科主任。

近年來，人們越來越重視對胰島β細胞功能的研究，基礎(chǔ)研究和臨床實踐的證據(jù)都顯示，在糖尿病的自然病程中，胰島β細胞功能的持續(xù)惡化是一個不可逆的過程。眾所周知，胰島素由胰島β細胞產(chǎn)生，而無論是1型糖尿病或是2型糖尿病都存在胰島β細胞的衰竭問題，區(qū)別僅僅在于前者發(fā)病時即表現(xiàn)為需要外源性胰島素維持生存，而2型糖尿病的β細胞功能衰竭則發(fā)生在疾病的晚期。因此，恢復胰島β細胞功能一直是醫(yī)學界和糖尿病患者追求的目標，也是根治糖尿病的希望所在。2000年，加拿大Edmonton的Shapiro等學者改良了胰島移植的抗免疫排斥方案，取得了連續(xù)7例胰島移植的成功，可使1型糖尿病患者停用胰島素達1年以上。2004年在美國糖尿病學會年會上公布的國際多中心臨床研究的結(jié)果顯示，應(yīng)用加拿大的Edmonton方案，胰島移植后3年以上不使用胰島素治療的糖尿病患者可達53%。然而胰島移植仍然面臨著胰島組織來源不足和免疫排斥反應(yīng)的問題，尤其是供體來源不足限制了胰島移植的廣泛開展。

近年關(guān)注熱點：干細胞移植

為了解決胰島β細胞來源，近年來干細胞移植成為人們關(guān)注的熱點。什么是干細胞呢？干細胞是一類具有多種分化潛能的特殊細胞，可以長期自我更新和不斷增殖。根據(jù)分化潛能，可將干細胞分為三類，即全能干細胞、多能干細胞和定向干細胞。根據(jù)來源的不同，又可分為胚胎干細胞（ESC）和成體干細胞。胚胎干細胞具有可發(fā)育和分化成為各種組織器宮的潛能，成體干細胞在特定條件下可分化為特定的組織器官，具有可修復和再生的基礎(chǔ)。所謂應(yīng)用干細胞移植技術(shù)來解決胰島β細胞來源，就是通過一定的技術(shù)和方法使干細胞定向分化成為能夠制造胰島素的β細胞，然后移植到糖尿病患者體內(nèi)以提供胰島素。

在全能干細胞的研究方面，國外學者利用轉(zhuǎn)染胰島素原基因的方法，誘導小鼠胚胎干細胞定向分化為胰島素分泌細胞后，將其移植到糖尿病小鼠體內(nèi)，可使小鼠血糖恢復正常。人類胚胎干細胞在體外也可誘導分化為產(chǎn)生胰島素的細胞。在多能干細胞的研究方面，當前研究最多的是骨髓來源的干細胞。已有研究證實，骨髓來源的干細胞可以分化為肝臟細胞、神經(jīng)細胞等。由此推測，其可能具有向胰島細胞分化的潛能，但這種推測尚未得到證實。定向干細胞的研究包括胚胎胰腺干細胞、胰腺導管細胞和胰島來源的干細胞。國外學者從未發(fā)病的成年非肥胖糖尿病小鼠的胰腺導管上分離出胰島干細胞，后者經(jīng)體外誘導分化為胰島后，被移植到已發(fā)病的小鼠的腎囊或皮下組織，能夠逆轉(zhuǎn)其胰島素依賴性糖尿病。人胰腺導管細胞也已被成功分離并誘導分化為胰島細胞，但尚未證實其是否有降低血糖水平的功能。通過對人胰島干細胞進行大規(guī)模的體外擴增和誘導定向分化，建立人胰島干細胞庫，有望解決供體胰島來源不足的問題。

目前，利用干細胞移植技術(shù)重建胰島功能的免疫排斥問題仍然有待解決，同時還要考慮到腫瘤形成的可能性。此外，生物倫理道德也是必須關(guān)注的問題。為了解決免疫排斥問題，經(jīng)過多年的研發(fā)，聚乙烯乙二醇（PEG）包被的胰島細胞移植技術(shù)使患者在胰島細胞移植術(shù)后避免接受免疫抑制治療的前景已為期不遠。當前正在探索的糖尿病基因治療也有助于避免免疫攻擊。糖尿病的基因治療最初只是將外源性胰島素基因轉(zhuǎn)入體內(nèi)任何細胞中，從而改善胰島素分泌不足。目前糖尿病的基因治療策略包括阻止胰島β細胞的自身免疫損傷，抑制胰島β細胞的凋亡等。

解決胰島β細胞移植兩大難題的途徑：治療性克隆

由上可知，胰島組織來源不足和免疫排斥反應(yīng)是胰島β細胞移植面臨的兩大難題，現(xiàn)在認為解決這兩大難題最有希望的途徑是治療性克隆。治療性克隆是指將患者的體細胞核轉(zhuǎn)移到人類去核卵母細胞中以建立克隆囊胚和胚胎細胞，繼而在體外定向誘導分化為自體的組織細胞用于疾病治療。1998年，人類胚胎細胞首次由美國威斯康星大學的學者分離培養(yǎng)成功。然而，至今治療性克隆距離最終用于臨床仍然相當遙遠，還需要解決許多重要的問題。例如，胚胎細胞必須能夠穩(wěn)定和高效地分化為各種特異性的組織細胞，必須解決胚胎細胞可能攜帶的患者體細胞原有的基因缺陷問題，尚要考慮胚胎細胞移植帶來的倫理學問題。

未來干細胞移植治療糖尿病需要著重解決的難題包括：建立通過體細胞核轉(zhuǎn)移技術(shù)獲得人類胚胎胞系過程中一系列相關(guān)技術(shù)的操作規(guī)范；利用現(xiàn)代分子生物學技術(shù)，尋找胰腺干細胞特異性的標志物，為其鑒定和純化提供技術(shù)保障；探索干細胞向真正的胰島細胞分化的最佳體外誘導條件；評價干細胞來源的胰島素分泌細胞移植到體內(nèi)的長期安全性。

當今研究熱點：胰島素基因治療

除了改進胰島β細胞移植技術(shù)外，尋找患者體內(nèi)的胰島β細胞替代細胞也是當今的研究熱點，即通過胰島素基因治療使替代細胞產(chǎn)生胰島素以便彌補胰島素分泌的不足，也可避免了針對胰島細胞的免疫損傷。

目前胰島素基因治療的靶細胞有肝細胞和腸道K細胞。肝細胞與胰島β細胞胚胎起源相似，即具有與胰島β細胞相同的血糖感知的分子基礎(chǔ)，不易被胰島自身抗體識別破壞，同時肝臟又是胰島素的重要靶器官，肝細胞易于進行基因轉(zhuǎn)染操作，分泌的胰島素可快速到達靶器官，使之成為胰島素基因治療的首選靶細胞。然而，肝細胞不能將胰島素原加工成胰島素，也不具備胰島素貯存功能，血糖升高引起的胰島素分泌存在明顯的調(diào)節(jié)滯后現(xiàn)象，糖負荷后初期有明顯高血糖和后期嚴重低血糖。腸道K細胞位于胃、十二指腸、空腸上段，該內(nèi)分泌細胞能對外周血糖的變化產(chǎn)生分泌反應(yīng)，K細胞經(jīng)胰島素基因治療可成功控制1型糖尿病小鼠的空腹和糖負荷后的高血糖，并且無明顯的低血糖反應(yīng)。其缺陷在于腸道細胞壽命短，不利于基因轉(zhuǎn)染操作。由于胰島β細胞功能調(diào)控以及糖尿病病因的復雜性，還有許多困難需要克服，故基因治療目前仍處于探索階段。

總之，胰島β細胞移植及其相關(guān)技術(shù)的開展不僅為治療糖尿病開辟了新的途徑，而且為最終根治糖尿病帶來了希望。我們相信，隨著科學技術(shù)的發(fā)展，征服糖尿病只是個時間問題。