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治愈糖尿病的新希望:人工胰腺、基因治疗、干细胞移植治疗

 114每文 2016-03-14

尽管皮下注射胰岛素、口服降糖药等可以缓解糖尿病患者的高血糖,但是这些治疗措施只是暂时性的,并不能从根本上彻底治疗糖尿病以及完全阻止其他并发症的发生。对于已经丧失胰岛细胞功能的患者,要恢复正常的胰岛素分泌和血糖水平,最根本的治疗方法是胰腺移植或胰岛移植,但这种治疗方法受制于胰岛组织的短缺及终生服用免疫抑制剂所引起的不良反应。如何让糖尿病达到完全治愈,受到了世界医学界的广泛关注,下面就盘点一下糖尿病治疗领域的新进展!

NO 1 人工胰腺

随着电子科技的发展,人工胰腺装置日趋走向成熟,有望成为强化血糖控制的新方案。人工胰腺是指采用电子机械的方法来替代胰腺内分泌的功能,它由3个基本部分组成:①连续血糖测定装置:血糖变化的传感器;②胰岛素需要量计算装置:根据血糖测定值计算出适当胰岛素输注量的计算机系统;③根据计算机指令进行输注的装置:胰岛素(或其他激素)的贮存器和输注泵。

人工胰腺的优点:可改善患者的血糖控制,减少低血糖发生,缺点是不能很好地控制餐后血糖,有时需要辅以手动调节胰岛素输注。其原因是在完全闭环的胰岛素泵中,系统并不能提前预知何时进餐,皮下胰岛素吸收延迟,使进餐早期的血糖高峰得不到有效控制,同时餐后血糖的迅速升高有可能导致胰岛素输注过量,进而引发餐后晚期出现低血糖。

现状:通过大量的临床试验和FDA批准的糖尿病模拟器对人工胰腺的算法性能进行了验证和改进,并进入到了商业化开发阶段,相信在不久的将来就会有真正的跨时代产品问世。2013年9月美敦力公司的人工胰腺(MiniMed,530G)已被FDA批准用于治疗1型糖尿病。

NO 2 基因治疗

基因治疗是通过基因水平的改变来治疗疾病的方法,它是指将正常的功能基因或新基因以一定的基因转移方式导入患者体内,表达出患者体内缺失或表达异常的蛋白质,重新赋予其正常的或新的生理功能。

具体方法:1型糖尿病的主要病因与自身免疫与机体胰岛B细胞的破坏有关,目前研究人员主要通过3种策略来平稳控制血糖。首先是直接载送具有合适启动子的胰岛素原cDNA到胰腺以外的部位(通常是肝),通过异位分泌胰岛素来维持正常血糖水平;其次是通过刺激新生B细胞的生成来促使胰腺恢复原来的功能;第3种思路则是改善胰岛B细胞的自身免疫反应。2型糖尿病的特点是伴随胰岛素抵抗的慢性高血糖,已有研究人员尝试合成肠促胰岛素胰高血糖素样肽-1(GLP-1)受体类似物或激动剂,并用病毒载体来载送GLP-1,这一方向在动物试验阶段取得良好的疗效。

现状:由于基因转载的效率和安全性依然有待提高,因此基因治疗糖尿病还停留在实验阶段,但随着更优秀病毒载体的出现以及非病毒载体技术的不断成熟,基因治疗将有可能成为临床上治疗糖尿病的可靠方法或者重要辅助手段。

NO 3干细胞移植治疗

干细胞具有自我更新能力和多向分化潜能,按其来源可分为胚胎干细胞、成体干细胞及诱导性多能干细胞。

干细胞治疗糖尿病具有以下优势:不受供体来源的限制,是提供功能性细胞的长期来源;自体干细胞来源的胰岛细胞可避免同种异体移植带来的排斥反应,从而减少免疫抑制治疗的需要;分泌多种细胞因子,改善病变胰腺的局部微环境从而改善预后。

表-1 各类干细胞在糖尿病细胞治疗研究中的运用

干细胞类型来源诱导分化策略体外功能验证(糖反应性)IPC移植数量及途径体内功能验证(糖反应性)有利因素局限性
胚胎干细胞CyT49,H8,H9内细胞团分阶段诱导有,弱(2~7)×106经肾包囊, (0.15~1)×107经附睾脂肪垫数量无限制;利于发育生物学研究免疫排斥;成瘤性;伦理学限制
诱导多能干细胞皮肤成纤维细胞、胰腺细胞、精原细胞分阶段诱导有,弱(2~7)×106 经肾包囊自体来源的细胞;无免疫原性;无伦理学限制表观遗传学基因修饰
成体干细胞肝干细胞肝卵圆细胞、肝胆管细胞、WB细胞腺病毒感染未检测、有取材方便;与胰岛细胞具有共同的干祖细胞,易于诱导分化扩增效率低;表观遗传学基因修饰
胰腺干细胞胰管细胞、胰岛细胞、外分泌腺细胞流式细胞术分选PDX1细胞;腺病毒感染未检测、有350~500胰腺祖细胞球, (2~7)×106经肾包囊理论上可直接应用,不需诱导分化增殖效率低,无良好的扩增方法
间充质干细胞骨髓、脂肪、脐带、脐血、骨膜体外分阶段诱导有, 弱4.2×107经尾静脉,2×106经肾包囊和远端脾静脉取材方便;移植后可调节全身免疫反应;改善局部微环境诱导后长期体外培养有恶性转化倾向;体内移植有成瘤风险;直接移植后是否能在体能直接分化成IPC仍有争议

现状:干细胞移植治疗糖尿病的临床研究大多数采用骨髓来源的干细胞,骨髓干细胞注入体内后有明显的趋化性,能较集中地归巢至损伤的胰腺,这可能是其在胰腺发挥作用的重要环节。国内南京市鼓楼医院和上海瑞金医院开展的小型临床研究证实了自体非清髓造血干细胞移植治疗1型糖尿病患者的有效性,可使胰岛素停用或减量。但大多数研究实验,只能停留在体外的诱导研究,其致癌性、效率低以及移植后存活率低等一系列问题还需要解决。

任何一种新的治疗方法用于临床治疗前都会面临许多问题,尽管有这些问题存在,但仍有理由相信,糖尿病的这些新疗法终将应用于临床,为糖尿病患者带来全新的临床疗效甚至治愈的希望,以减轻个人的痛苦和社会的负担。

本文为《糖尿病之友》原创,更多内容关注糖尿病之友公众号(tnbzy2013),欢迎转发收藏,转载需注明出处,未经授权禁止用于商业目的。

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