羅 熠，肖建輝

(遵義醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院 醫(yī)藥生物技術(shù)研究所，貴州 遵義 563099)

綜述

干細(xì)胞向胰島素分泌細(xì)胞的定向分化及臨床應(yīng)用研究進(jìn)展

羅 熠，肖建輝

(遵義醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院 醫(yī)藥生物技術(shù)研究所，貴州 遵義 563099)

糖尿病是危害人類健康的重大疾病之一，并呈高發(fā)態(tài)勢。胰島β細(xì)胞功能衰竭和胰島素抵抗是糖尿病的主要病因，至今尚無根治良策。隨著干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展，利用干細(xì)胞的多向分化特性，誘導(dǎo)其分化為胰島素分泌細(xì)胞，從而具備修復(fù)、替代受損胰腺組織的功能，這為糖尿病的徹底治愈帶來了希望。現(xiàn)對近年來干細(xì)胞向胰島素分泌細(xì)胞定向分化的研究及臨床應(yīng)用的最新研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，為干細(xì)胞移植治療糖尿病的臨床應(yīng)用研究提供參考。

糖尿??；干細(xì)胞；胰島素產(chǎn)生細(xì)胞；胰島素

糖尿病是世界范圍內(nèi)最常見的代謝性疾病之一，近20年來，患病率呈高發(fā)趨勢。糖尿病分為1型糖尿病(type 1 diabetes,T1D)和2型糖尿病(type 2 diabetes,T2D)，T1D是自身免疫性疾病，異常的自身抗體攻擊，破壞了正常胰島組織中β細(xì)胞，而導(dǎo)致胰島素分泌絕對缺乏所致。T2D是因胰島β細(xì)胞胰島素分泌不足，或自身組織細(xì)胞產(chǎn)生胰島素抵抗所致[1]。目前，糖尿病患者主要靠生活方式干預(yù)、口服藥物(磺脲類、雙胍類等)和注射外源胰島素來控制血糖。這些治療方法僅能緩解血糖代謝紊亂，無法治愈。而且，患者需要終身用藥，副作用大，尤其是無法避免中晚期糖尿病并發(fā)癥的發(fā)生[2]。

隨著器官移植技術(shù)的發(fā)展，人們試圖通過胰腺或胰島細(xì)胞移植，為糖尿病患者提供新的胰島素分泌細(xì)胞(insulin producing cells,IPCs)，達(dá)到控制血糖，乃至治愈糖尿病。但是，供體的稀缺、異種移植的免疫排斥反應(yīng)和受體長期服用免疫抑制藥物等諸多不利因素，限制了其臨床應(yīng)用。令人欣喜的是，近年來干細(xì)胞移植治療心血管疾病、骨損傷、神經(jīng)系統(tǒng)及惡性腫瘤等疾病的研究取得了明顯進(jìn)展[3-6]，這為糖尿病的治療提供了新思路。

干細(xì)胞是一類具有自我更新和多向分化潛能的細(xì)胞，具有再生各種組織器官，乃至發(fā)育成個體的潛能，在醫(yī)學(xué)界被譽(yù)為“萬能細(xì)胞”。干細(xì)胞根據(jù)來源不同分為胚胎干細(xì)胞(embryonic stem cells,ESCs)、誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs)和成體干細(xì)胞(adult stem cells,ASCs)。在特定條件下，干細(xì)胞能分化為IPCs，而具備修復(fù)或替代受損胰腺組織的潛力，開辟了糖尿病治療的新途徑。為此，本文就不同類型干細(xì)胞，包括ESCs、iPSCs、ASCs等誘導(dǎo)分化為IPCs的基礎(chǔ)與臨床應(yīng)用研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 體外誘導(dǎo)干細(xì)胞分化為胰島素分泌細(xì)胞

ESCs、iPSCs、ASCs等不同類型干細(xì)胞，其細(xì)胞來源、生物學(xué)特性、增殖分化條件有較大差異。近20年來，人們對誘導(dǎo)不同類型干細(xì)胞分化為類似內(nèi)源性胰島β細(xì)胞做了大量的研究，取得了明顯的進(jìn)展，為糖尿病的干細(xì)胞移植治療研究奠定了基礎(chǔ)。

1.1 胚胎干細(xì)胞分化為胰島素分泌細(xì)胞 ESCs是來自哺乳動物囊胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)，具有端粒酶活性，能自我更新和分化為所有細(xì)胞類型(Evans & Kaufman,1981)。研究表明，ESCs向胰腺β細(xì)胞的發(fā)育涉及到內(nèi)胚層的誘導(dǎo)、PDX1祖細(xì)胞的生成、以及第一和第二階段內(nèi)分泌系的形成[7]。即激活素(轉(zhuǎn)化生長因子β家族的成員)、丁酸鈉(組蛋白去乙?；敢种苿?、Wnt3a和GSK3β誘導(dǎo)ESCs分化為內(nèi)胚層，50%～90%的細(xì)胞表達(dá)內(nèi)胚層標(biāo)志物Sox17和Foxa2[8]；隨后，內(nèi)胚層細(xì)胞可在noggin、維甲酸、EGF、bFGF、dorsomorphin和 SB431542等單個或多個因子作用下生成胰腺祖細(xì)胞，可表達(dá)內(nèi)分泌細(xì)胞標(biāo)志物PDX1 、NGN3和NEUROD1[9-11]；最后，胰腺祖細(xì)胞在尼克酰胺、胰島樣生長因子、唾液素4等小分子物質(zhì)作用下生成能分泌胰島素的胰島樣細(xì)胞團(tuán)。

早在2001年，Lumelsky等[12]采用五步誘導(dǎo)法，誘導(dǎo)小鼠ESCs分化為IPCs。在此基礎(chǔ)上，多個研究組改良了Lumelsky 五步法誘導(dǎo)方案，更準(zhǔn)確的模擬胰腺細(xì)胞發(fā)育過程，使之能更有效地誘導(dǎo)鼠[13]或人[14]ESCs分化為IPCs。但在這些誘導(dǎo)體系中，所獲得的IPCs均呈不成熟的胰島特征，能分泌胰高血糖素和生長抑素，但不能分泌胰島素，即便葡萄糖刺激下亦如此，其移植入糖尿病小鼠體內(nèi)不能有效行使胰島β細(xì)胞的功能。因此，研究者又致力于胰高血糖素和胰島素共表達(dá)細(xì)胞向β細(xì)胞轉(zhuǎn)化的研究。Riedel等[15]發(fā)現(xiàn)人胚胎組織中共表達(dá)胰島素和胰高血糖素的細(xì)胞能產(chǎn)生α細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子ARX，但缺乏β細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子PDX1、NKX6.1和MAFA，從而證明了共表達(dá)胰高血糖素和胰島素細(xì)胞是胰腺正常發(fā)育的一個階段。另有研究表明，β細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子Pax4缺陷小鼠因缺乏成熟胰腺β細(xì)胞，產(chǎn)后幾天內(nèi)死于高血糖癥，并觀察到α細(xì)胞系過表達(dá)Pax4能誘導(dǎo)α細(xì)胞向β細(xì)胞的轉(zhuǎn)化[16-17]?；谶@些研究結(jié)果，Pagliuca 課題組發(fā)明了一種連續(xù)分步誘導(dǎo)法[18]，涉及多個信號的序列調(diào)節(jié)，誘導(dǎo)人ESCs生成功能性β細(xì)胞，而且這些細(xì)胞在體內(nèi)外均能行使成熟胰島β細(xì)胞的功能。

ESCs向IPCs的定向分化過程，除了一些可溶性分化因子和轉(zhuǎn)錄因子以外，細(xì)胞外基質(zhì)成分在其中也起了重要作用。Taylor-Weiner 等[19]發(fā)現(xiàn)，纖維胞外基質(zhì)粘連蛋白(FN)能使維持小鼠胚狀體多能性的標(biāo)志缺失，并可聯(lián)合層粘連蛋白促進(jìn)定型內(nèi)胚層(definitive endoderm)的分化。最近，Rasmussen等[11]對約500種胞外基質(zhì)蛋白組合物，誘導(dǎo)人ESCs分化成定型內(nèi)胚層細(xì)胞進(jìn)行了篩選，發(fā)現(xiàn)I型膠原和纖連蛋白誘導(dǎo)分化成定型內(nèi)胚層細(xì)胞的效率分別大于85%和65%。

因此，ESCs具有定向分化為胰島β細(xì)胞的能力，是治療糖尿病的良好細(xì)胞資源。但是ESCs用于糖尿病的臨床治療，亟需解決免疫排斥反應(yīng)、畸胎瘤形成、來源限制及倫理學(xué)爭議等瓶頸問題。

1.2 誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞分化為胰島素分泌細(xì)胞 iPSCs是通過導(dǎo)入特定轉(zhuǎn)錄因子到成體細(xì)胞，觸發(fā)細(xì)胞重編程而獲得[20-21]。人iPSCs在細(xì)胞形態(tài)、細(xì)胞表面標(biāo)志、自我更新能力、表觀遺傳狀態(tài)及端粒酶活性等特性上與人ESCs類似，并具有分化成三個不同胚層細(xì)胞的能力。

有研究表明，應(yīng)用ESCs的IPCs誘導(dǎo)方案，來源于人成纖維細(xì)胞的iPSCs可誘導(dǎo)分化為IPCs[22]。Maehr等[23]將Oct4,Sox2和Klf4等基因轉(zhuǎn)入成纖維細(xì)胞中，成功編程為1型糖尿病特異性iPS細(xì)胞(T1D-specific iPS cells，DiPSCs)，進(jìn)而借助ESCs的誘導(dǎo)分化體系，DiPSCs被誘導(dǎo)分化成IPCs，這為DiPSCs治療T1D提供了理論依據(jù)。近來，Kunisada等[8]建立了一個簡單有效的小分子化合物組合誘導(dǎo)方案，使人iPSCs誘導(dǎo)分化成IPCs，且分化效率高達(dá)10%以上。該方案先用激活素和GSK3β抑制劑CHIR99021促人iPSCs向定型內(nèi)胚層細(xì)胞分化，然后骨形態(tài)蛋白抑制劑視黃酸和TGF-β抑制劑聯(lián)用促定型內(nèi)胚層細(xì)胞向胰腺祖細(xì)胞分化，最后利用毛喉素、地塞米松和TGF-β抑制劑使胰腺祖細(xì)胞分化成IPCs。新近，Zhu 等[24]發(fā)現(xiàn)添加一些表觀遺傳阻斷劑，如丁酸鈉(組蛋白去乙?；敢种苿?、Par(組蛋白去甲基化酶抑制劑)和RG108(DNA甲基化酶抑制劑)使iPSCs向內(nèi)胚層細(xì)胞分化的效率提高2.5倍。另外，通過去除傳統(tǒng)誘導(dǎo)方案中的BMP抑制劑來阻止內(nèi)分泌細(xì)胞早熟，維甲酸與EGF/KGF聯(lián)用能有效促成PDX1陽性細(xì)胞或PDX1/NKX6.1陽性細(xì)胞的生成[25]。

借助ESCs向IPCs分化的誘導(dǎo)策略，iPSCs可在體外分化為胰島樣細(xì)胞團(tuán)。不過，ESCs來源的IPCs移植治療糖尿病會有免疫排斥反應(yīng)，而來源于糖尿病患者自體組織的iPSCs所誘導(dǎo)的IPCs，可避免移植排斥反應(yīng)。因此，iPSCs具有ESCs相似的分化能力，同時避免了倫理及免疫排斥問題，是ESCs的良好替代材料。但是，iPSCs存在誘導(dǎo)方案不成熟、基因組不穩(wěn)定、畸胎瘤風(fēng)險及成本高等諸多不利因素，需進(jìn)一步完善其重編程方案。不過，利用患者自體組織細(xì)胞，借助安全的細(xì)胞重編程與誘導(dǎo)分化策略，獲得遺傳背景匹配的胰腺β細(xì)胞，在治愈患者自身糖尿病方面有先天優(yōu)勢和巨大潛力。

1.3 成體干細(xì)胞分化為胰島素分泌細(xì)胞 ASCs是存在于已分化組織中的未分化細(xì)胞，具有自我更新潛能，同時在特定條件下也能分化為各種特定類型的細(xì)胞。與ESCs和iPSCs相比，ASCs的獲取相對容易。而且，來源于患者自身ASCs，不存在倫理問題與同種異體免疫排斥反應(yīng)，且致瘤風(fēng)險低。因此，近年來，不斷有研究團(tuán)隊(duì)將來源于骨髓[26]、脂肪與臍帶等組織[27-28]的間充質(zhì)干細(xì)胞誘導(dǎo)分化為IPCs。

Gabr等[29]報道了來源于2型糖尿病患者骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(bone marrow-derived mesenchymal stem cells,BM-MSCs)在bFGF、EGF、B27等生長因子和小分子化合物作用下，通過3步誘導(dǎo)法，能生成5%-10%胰島素和C肽共表達(dá)細(xì)胞。有趣的是，該研究組把來源于BM-MSCs的IPCs移植到STZ誘導(dǎo)的糖尿病裸鼠體內(nèi)，其血糖水平恢復(fù)正常[30]。而且，有研究表明，將未分化的BM-MSCs通過尾靜脈多次移植入高脂高糖飲食聯(lián)合STZ誘導(dǎo)的2型糖尿病大鼠體內(nèi)，能逆轉(zhuǎn)糖尿病[31]。除分化替代作用外，近年來的研究表明，BM-MSCs還具有炎癥和免疫調(diào)節(jié)能力，這也有利于包括糖尿病等自身免疫性疾病的治療[32]。

脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞(adipose-derived mesenchymal stem cells,AD-MSCs)是采用貼壁法從脂肪組織中分離獲得的間充質(zhì)干細(xì)胞，具有來源豐富、易分離、易擴(kuò)增和無倫理學(xué)爭議等優(yōu)點(diǎn)，成為誘導(dǎo)分化成β細(xì)胞的重要種子細(xì)胞資源。通過三步誘導(dǎo)法，AD-MSCs能分化為功能性胰島樣細(xì)胞團(tuán)，將分化后的細(xì)胞包裝在免疫隔離的生物相容性膠囊中，移植到STZ誘導(dǎo)的糖尿病小鼠體內(nèi)能維持正常血糖3～4周[33]。而且，與其他間充質(zhì)干細(xì)胞相比，AD-MSCs中含有瘦素、脂肪細(xì)胞因子、內(nèi)脂素等[34]具有調(diào)節(jié)血糖平衡作用的生物活性物質(zhì)。因此，AD-MSCs作為治療糖尿病的種子細(xì)胞來源更具有優(yōu)勢。

胰腺間充質(zhì)干細(xì)胞(pancreatic mesenchymal stem cells,PMSCs)具有間充質(zhì)干細(xì)胞的一般特性，如向成骨、軟骨及神經(jīng)元細(xì)胞分化的潛能。在特定培養(yǎng)條件下，PMSCs能分化為IPCs[35]。而且，胰腺組織的特定微環(huán)境更有利于PMSCs向IPCs分化。不過，對于PMSCs的起源及其分化 成IPCs的能力，尚存爭議。

人胚外組織(胎盤、羊膜)在孕婦分娩后通常作為廢棄物處理。實(shí)際上，它是干細(xì)胞再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域最有應(yīng)用潛力的圍產(chǎn)期干細(xì)胞來源。譬如，人胎盤來源的間充質(zhì)干細(xì)胞(placenta-derived mesenchymal stem cells,PD-MSCs)來源廣，不存在倫理學(xué)爭議問題，且有良好的多向分化潛能與免疫調(diào)節(jié)特性。PD-MSCs除能表達(dá)MSCs典型表面抗原外，還表達(dá)Sox2、REX-1和Oct4等ESCs標(biāo)志。Kadam等[36]用含有特定生長因子和分化誘導(dǎo)劑的無血清培養(yǎng)基，誘導(dǎo)人PD-MSCs生成胰島樣細(xì)胞團(tuán)，且將PD-MSCs或分化后的細(xì)胞移植入STZ誘導(dǎo)的糖尿病小鼠體內(nèi)后能明顯改善高血糖。人羊膜細(xì)胞亦是極具臨床應(yīng)用潛力的圍產(chǎn)期干細(xì)胞資源，它含有兩種類型的干細(xì)胞，來源于胚胎外胚層的人羊膜上皮細(xì)胞(human amnion epithelial cells,hAECs)和來源于胚胎中胚層的人羊膜間充質(zhì)干細(xì)胞(human amnion mesenchymal stromal cells,hAMSCs)[4]。人羊膜細(xì)胞具有多向分化潛能，無致瘤性，且免疫原性低，異體移植后不會引起免疫排斥反應(yīng)[4]。Kim等[37]利用尼克酰胺、激活素和GLP-1誘導(dǎo)hAMSCs生成IPCs后，IPCs被裝入PE50導(dǎo)管，并通過腎包膜下移植到STZ誘導(dǎo)的糖尿病小鼠體內(nèi)，能維持正常血糖210 d。新近，Zou等[38]報道IncRNA通過與miR-145競爭性結(jié)合來維持Sox2的表達(dá)，維持人羊膜上皮細(xì)胞多能性并且能有效調(diào)節(jié)hAECs向胰島樣細(xì)胞分化。

雖然ASCs在特定條件下有向IPCs分化的潛能，并顯示出良好的免疫調(diào)節(jié)特性，但是ASCs來源的IPCs，在體內(nèi)外的長期穩(wěn)定性尚未見報道。而且，生成的IPCs與內(nèi)源性胰島相比，尚有較大差距，僅能行使部分β細(xì)胞功能。因此，如何實(shí)現(xiàn) ASCs分化成具有胰腺β細(xì)胞功能的IPCs，仍然是亟待解決的科學(xué)難題。

1.4 其他類型細(xì)胞分化為胰島素分泌細(xì)胞 胰腺成體細(xì)胞，包括導(dǎo)管細(xì)胞(pancreatic ductal cells,PDCs)、腺泡細(xì)胞[39]和α細(xì)胞，能在體外誘導(dǎo)生成IPCs。導(dǎo)管上皮細(xì)胞除了分泌水和碳酸氫鹽外，還是胰腺多能干細(xì)胞的儲存部位。Corritore等[40]發(fā)現(xiàn)過表達(dá)胰腺轉(zhuǎn)錄因子(MAFA)能有效誘導(dǎo)人PDCs向β細(xì)胞分化。7d后，MAFA重編程的PDCs細(xì)胞團(tuán)含有37%胰島素陽性細(xì)胞和一定比例表達(dá)生長抑素和胰多肽的內(nèi)分泌細(xì)胞。而且，PDCs來源的IPCs在體外能響應(yīng)葡萄糖、KCl、3-異丁基-1-甲基黃嘌呤和甲苯磺丁脲的刺激，分泌胰島素和C肽。研究表明，胰島素的絕對和相對缺乏以及胰高血糖素信號通路的過度活化是導(dǎo)致糖尿病的兩個主要原因，當(dāng)β細(xì)胞極度缺失時，α細(xì)胞能夠替代胰島素產(chǎn)生細(xì)胞。新近，美國科學(xué)家有了重大發(fā)現(xiàn)，青蒿素能使α細(xì)胞向β細(xì)胞轉(zhuǎn)化[41]，這為青蒿素用于1型糖尿病的治療提供了新途徑。

綜上所述，干細(xì)胞和胰腺成體細(xì)胞能分化為IPCs，在用于治療糖尿病方面展示了巨大潛力。但是，現(xiàn)有的IPCs誘導(dǎo)分化體系分化效率低，移植入體內(nèi)后存活率也較低。而且，生成的IPCs與正常的胰島β細(xì)胞相比，其功能上還有很大差距，移植入體內(nèi)所分泌的胰島素水平不足以達(dá)到治療目的。因此，亟需研制新的誘導(dǎo)分化策略來解決IPCs功能不足問題。

2 干細(xì)胞治療糖尿病的臨床研究

截止到2016年12月，以"stem cell" AND "diabetes"為檢索詞在"http://clinicaltrials.gov"網(wǎng)站上檢索到臨床試驗(yàn)178項(xiàng)，其中包括干細(xì)胞治療1型糖尿病研究26項(xiàng)，治療2型糖尿病研究10項(xiàng)。近年來，不斷有臨床小樣本試驗(yàn)探索干細(xì)胞移植治療1型糖尿病[42-46](見表1)和2型糖尿病[47-52](見表2)療效與安全性的研究。其研究結(jié)果均顯示，干細(xì)胞移植治療后，患者的胰島素依賴性降低，糖化血紅蛋白值降低，且改善了胰高血糖素刺激C肽水平。而且，均未發(fā)生嚴(yán)重副作用。

表1干細(xì)胞移植治療1型糖尿病的臨床試驗(yàn)

序號患者數(shù)干細(xì)胞平均移植細(xì)胞劑量(個/kg)移植方式隨訪時間NCT號參考文獻(xiàn)120骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞2.75×106靜脈注射12月NCT01068951[42]242臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞和自體骨髓單核細(xì)胞1.1×106(UC-MSC)和106.8×106(aBM-MNC)胰腺動脈注射12月NCT01374854[43]39自體非清髓造血干細(xì)胞11.85×106靜脈注射12月NCT00807651[44]420脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞和骨髓造血干細(xì)胞2.07±0.67×104胰腺內(nèi)注射33月———[45]513自體造血干細(xì)胞2×106靜脈注射31～54月NCT01341899[46]

表2干細(xì)胞移植治療2型糖尿病的臨床試驗(yàn)

序號患者數(shù)干細(xì)胞平均移植細(xì)胞劑量(個/kg)移植方式隨訪時間NCT號參考文獻(xiàn)122臍帶膠質(zhì)間充質(zhì)干細(xì)胞1.0×106靜脈與胰腺內(nèi)注射12月未知[47]280自體骨髓單核細(xì)胞與高壓氧結(jié)合治療———胰腺內(nèi)注射12月NCT00767260[48]318臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞1.0×106靜脈滴注12月NCT01413035[49]412臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞1.0×106胰腺動脈與外周靜脈輸注6月NCT01954147[50]536臍帶血間充質(zhì)干細(xì)胞———靜脈注射14月NCT01415726[51]621自體骨髓干細(xì)胞5.8×106靜脈注射12月NCT01065298[52]

2.1 干細(xì)胞治療1型糖尿病的臨床研究 在2015年，Carlsson等[42]將符合受試者納入標(biāo)準(zhǔn)的20位T1D患者隨機(jī)分為MSCs治療組和胰島素單獨(dú)治療對照組，經(jīng)靜脈單次移植BM-MSCs，隨訪1年。在1年的觀察中，其中對照組受試者，8例C肽峰值降低，7例在混合餐耐量試驗(yàn)(mixed-meal tolerance test,MMTT)中C肽曲線下面積(area under the curve,AUC)值降低，MSCs治療組中僅3例C肽峰值和在MMTT中C肽AUC值有所降低。新近， Cai等[43]納入42例T1D患者，隨機(jī)分為干細(xì)胞移植治療(stem cell transplantation,SCT)組和胰島素單獨(dú)治療對照組。SCT組通過胰腺動脈注射1.1×106個/kg臍帶間充質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞(umbilical cord mesenchymal stromal cells,UC-MSC)和106.8×106個/kg 自體骨髓單核細(xì)胞 (autologous bone marrow mononuclear cell,aBM-MNC)，間隔3月，隨訪1年。隨訪期間，SCT組受試者HbA1c(糖化血紅蛋白值)降低了12.6%，對照組HbA1c增加了1.2%，SCT組空腹血糖值降低了24.4%，對照組僅降低了4.3%。在觀察末期，SCT組中受試者所需胰島素劑量減少了29.2%，且20例空腹C肽值改善；在對照組中，受試者所需胰島素劑量無明顯改變，僅9例C肽值有所改善。更重要的是，上述兩項(xiàng)研究，均沒有受試者發(fā)生腫瘤或慢性感染，且沒有出現(xiàn)高血糖酮癥酸中毒或輔助性低血糖。

2.2 干細(xì)胞治療2型糖尿病的臨床研究 在2014年，Liu等[47]報道了臍帶Wharton’s Jelly間充質(zhì)干細(xì)胞(Wharton’s Jelly mesenchymal stem cell,WJ-MSC)移植聯(lián)合藥物治療2型糖尿病。將22例患者納入試驗(yàn)研究，均接受WJ-MSC移植治療，其中17例同時接受外源胰島素注射治療，其余5例接受口服降血糖藥物治療。經(jīng)1次靜脈和1次胰腺血管內(nèi)注射WJ-MSC，移植后隨訪1年。WJ-MSC移植治療后，17例接受胰島素治療的受試者中，5例胰島素用量減少了50%以上。在5例服用降血糖藥物的受試者中，1例在細(xì)胞移植治療3月后能完全停藥，通過生活方式干預(yù)與合理鍛煉能有效控制血糖，停藥時間為9個月，直到最后一次隨訪；4例藥物用量減少了50%以上。WJ-MSC移植治療6個月后，血清中炎癥因子IL-6和IL-1β降低。同年，Wu等[48]報道了一項(xiàng)骨髓單核細(xì)胞與高壓氧結(jié)合治療2型糖尿病的研究，證明骨髓單核細(xì)胞移植治療2型糖尿病能改善胰島功能和代謝調(diào)控，且僅出現(xiàn)能自動恢復(fù)的輕微、短暫性副反應(yīng)。

總之，現(xiàn)有干細(xì)胞移植治療糖尿病的臨床試驗(yàn)報道提示，干細(xì)胞移植是治療糖尿病的有效手段。但是，目前這種治療方式臨床病例十分有限，在臨床適應(yīng)癥、移植供體細(xì)胞類型、移植方式、移植劑量以及安全性方面尚需更深入的研究。就干細(xì)胞移植治療糖尿病的作用機(jī)制，可能涉及到以下幾方面： 一是干細(xì)胞通過分化促進(jìn)胰島β細(xì)胞再生；二是干細(xì)胞能分泌多種細(xì)胞因子，改善胰島素靶組織的胰島素抵抗，提高分化細(xì)胞的存活率，保存剩余β細(xì)胞和改善胰島素分泌功能；三是干細(xì)胞能通過調(diào)節(jié)T細(xì)胞來控制炎癥和自身免疫反應(yīng)，減輕對胰島組織細(xì)胞的損傷。

3 展望

干細(xì)胞在體外具有向IPCs分化的能力，其移植入體內(nèi)能修復(fù)或替代受損胰腺組織，從而達(dá)到可能治愈糖尿病的目的。但是，干細(xì)胞定向分化為IPCs治療糖尿病方面仍然存在一些亟待解決的關(guān)鍵問題：一是干細(xì)胞來源多，其增殖、分化與免疫調(diào)節(jié)能力存在較大差異；二是現(xiàn)有誘導(dǎo)分化體系復(fù)雜，分化周期長，不可控因素多，導(dǎo)致分化IPCs的效率低，且多數(shù)IPCs不具備胰島β細(xì)胞特征，僅能有限行使胰島的部分功能；三是糖尿病患者行細(xì)胞移植術(shù)的指征不明，細(xì)胞移植的劑量、途徑、次數(shù)等技術(shù)規(guī)范尚無標(biāo)準(zhǔn)，移植至體內(nèi)細(xì)胞存活率低；四是細(xì)胞移植入體內(nèi)的安全性尚待研究；五是當(dāng)前臨床研究多為小樣本、開放性研究，且隨訪時間有限，尚未建立規(guī)范的療效評價標(biāo)準(zhǔn)。因此，在基礎(chǔ)研究方面，亟待在種子干細(xì)胞的生物學(xué)特性、胰腺組織發(fā)育等方面深入研究，構(gòu)建可以獲得足夠數(shù)量、終末分化的功能性胰島細(xì)胞的良好的誘導(dǎo)策略。在臨床研究方面，必須開展大樣本、隨機(jī)和雙盲的臨床試驗(yàn)，建立安全、有效、可控的細(xì)胞移植技術(shù)規(guī)范和療效評價標(biāo)準(zhǔn)，真正為廣大糖尿病患者帶來福音。

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(編輯：譚秀榮)

Directional differentiation of stem cells into insulin producing cells and its clinical application

Luo Yi,Xiao Jianhui

(Institute of Medicinal Biotechnology,Affiliated Hospital of Zunyi Medical University,Zunyi Guizhou 563099,China)

Diabetes mellitus is now a major disease that seriously endangers human health worldwide,and presents a high prevalence.Both the function failure of pancreatic β cells and insulin resistance are recognized as the primary mechanisms in the development of diabetes.Currently,there is no good strategy for cure.In recent years,considerable progress has been achieved in the fields of stem cell research and regenerative medicine.Stem cells with characteristic of multi-directional differentiation have been found to differentiate into insulin producing cells under a specific condition.It suggests that stem cells have the potential to restore and/or replace the lost cells in pancreatic tissue damaged,which bring hope of a cure for diabetics.The article precisely reviews the recent advances on differentiation of stem cells and its clinical application to provide support for the further clinical application of stem cell transplantation in the treatment of diabetes.

Diabetes mellitus; stem cells; insulin producing cells; insulin

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(NO：81460156，81660363)；貴州省高層次創(chuàng)新型人才培養(yǎng)計劃(黔科合人才[2015]4028)。

肖建輝，男，博士，教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向：干細(xì)胞化學(xué)生物學(xué)與微生物天然藥物發(fā)現(xiàn)，E-mail:jianhuixiao@126.com。

R587.2

A

1000-2715(2017)04-0446-07

[收稿2017-03-20;修回2017-05-20]