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卡罗林斯卡学院与瑞典皇家理工学院的研究人员开发了一种从人干细胞制备产胰岛素细胞的改良方法。在最新发表的研究中，研究团队证实该类细胞可在实验室检测中有效调控血糖水平，且可逆转小鼠的糖尿病症状。
“我们开发的方案可从多株人干细胞系稳定制备高质量产胰岛素细胞”，卡罗林斯卡学院分子医学与外科学系教授佩尔-奥洛夫·贝里格伦（Per-Olof Berggren）博士表示，“这为未来开发可降低免疫排斥风险的患者特异性细胞疗法提供了可能。” 贝里格伦与Spiber技术公司（原任职于卡罗林斯卡学院）的吴斯琴（Siqin Wu）博士为该研究的共同通讯作者，相关论文发表于《干细胞报告》（Stem Cell Reports），题为《从多株人多能干细胞系高效制备胰岛的优化方案》。
1型糖尿病（type 1 diabetes, T1D）的发病机制是免疫系统破坏胰腺中的产胰岛素细胞，导致机体无法从血液中摄取葡萄糖、无法调控血糖水平。论文作者写道：“1型糖尿病中，β细胞的自身免疫性破坏会导致血糖控制能力丧失。”
一种潜在的治疗策略是用新的细胞替代被破坏的β细胞，但既往从干细胞制备该类细胞的方法效果参差不齐。目前已有多项1型糖尿病干细胞疗法进入临床试验阶段，但既往技术存在两大瓶颈：一是干细胞分化过程中往往同时产生目的细胞和非目的细胞，提升了并发症风险；二是制备得到的产胰岛素细胞通常成熟度不足，无法对葡萄糖产生有效应答。
研究人员指出：“1型糖尿病细胞疗法的成功依赖于将干细胞稳定分化为功能性胰岛。” 他们表示，既往的分化方案在不同人多能干细胞（human pluripotent stem cell, hPSC）系中的分化效率差异较大，“分化超过4期（S4）胰腺祖细胞（pancreatic progenitor, PP）阶段后，往往会得到包含增殖性非内分泌细胞和未成熟内分泌细胞的异质性培养物……提升了囊肿或肿瘤形成风险。”
贝里格伦团队报道的全新优化制备工艺，可得到比既往方法成熟度更高、纯度更高的产胰岛素细胞。在实验室环境下，该类细胞可分泌胰岛素，且对葡萄糖具有强应答性。研究人员将该类细胞移植到链脲佐菌素（streptozotocin, STZ）诱导的糖尿病小鼠体内后，小鼠的血糖调控能力逐渐恢复。研究人员表示：“通过调整培养步骤，让细胞自主形成三维团簇，可去除大量非目的细胞类型，提升细胞的葡萄糖应答能力。单细胞分析显示，干细胞来源胰岛（SC-islets）在移植前后均不存在非内分泌细胞群。”
研究团队指出，细胞移植的位点为眼前房（anterior chamber of the eye, ACE），该位点透明且易于操作，可通过角膜对移植的干细胞来源胰岛进行无创监测，且该部位的移植操作简便、微创性强。论文中提到：“移植后3个月、4个月、6个月的腹腔葡萄糖耐量试验（intraperitoneal glucose tolerance test, IPGTT）结果显示，小鼠的葡萄糖处理能力随时间推移逐步改善……干细胞来源胰岛移植可在3个月时逆转高血糖，到5~6个月时，小鼠血糖水平略低于链脲佐菌素造模前的基线水平。”
贝里格伦表示：“我们利用该技术可通过无创方式长期监测细胞的发育和功能。我们观察到细胞在移植后逐渐成熟，可在数月内维持血糖调控能力，证明其具备未来用于临床治疗的潜力。”
卡罗林斯卡学院临床科学、干预与技术系教授、论文末位作者弗雷德里克·兰纳（Fredrik Lanner）博士补充道：“该方案可解决此前阻碍1型糖尿病干细胞疗法开发的多项瓶颈。在此基础上，我们将推进临床转化，力争实现1型糖尿病的治疗。” 论文作者在结论中指出：“我们的方案可在测试的全部8株人多能干细胞系中制备得到具有葡萄糖应答能力的干细胞来源胰岛……证明其具备自体应用的潜力。虽然实现这一目标仍需进一步研究，但我们的高效分化方案是迈向自体细胞疗法的关键一步。”
专业注释
- 链脲佐菌素：特异性破坏胰岛β细胞，常用于构建糖尿病动物模型
- 眼前房：具备免疫豁免特性，适合移植细胞的长期无创监测
- 自体细胞疗法：使用患者自身来源细胞制备，可降低免疫排斥风险