糖尿病是21世紀全球最嚴重的公共衛(wèi)生問題之一。國際糖尿病聯(lián)合會指出，全球糖尿病成年患者的數(shù)量已經(jīng)從2013年的 3.82億增加到4.15億，預計到2040年這一數(shù)字會增加到6.42億。

對于1型和部分2型糖尿病患者而言，長期注射胰島素并配合血糖監(jiān)控是必須的治療手段。然而，這不僅會給患者帶來極大的痛苦，還可能會導致低血糖等并發(fā)癥。因此，科學家們一直在嘗試多種不同的途徑尋求能夠替代胰島素注射的治療方案。本文為大家盤點糖尿病干細胞療法、免疫療法、細菌療法等部分相關進展。

1.干細胞治療

Nature Medicine & Nature Biotechnology

本月25日，發(fā)表在《Nature Medicine》和《Nature Biotechnology》上的2篇論文中，科學家們提供了一種方法來實現(xiàn)胰島細胞移植。他們設計了一種材料，可在人類胰島細胞移植前實現(xiàn)封裝。在小鼠試驗中，這些封裝的人體細胞可以在長達六個月的時間里治療糖尿病，而不引起免疫排斥反應。

麻省理工學院化學工程系Daniel G Anderson是這2篇論文的共同通訊作者。Anderson和他的同事們幾年前就有這樣一個想法，即將封裝的胰島細胞移植作為一種可行的治療方法。

研究發(fā)現(xiàn)，海藻酸鹽凝膠可以被用來封裝細胞，而不影響它們，也允許諸如糖和蛋白質(zhì)之類的分子通過。遺憾的是，當海藻酸鹽膠囊植入靈長類動物和人類中之后，最終會在膠囊周圍形成瘢痕組織，從而使設備無效。研究團隊決定嘗試修改海藻酸鹽，使其不產(chǎn)生這種免疫反應。在構(gòu)建了一個將近800種藻酸鹽衍生物的文庫后，研究人員在小鼠和非人靈長類動物中進行了幾輪測試，最終選出了一種叫三唑硫嗎啉二氧化碳(TMTD)的衍生物。

隨后，研究人員選擇了一個具有強大免疫系統(tǒng)的小鼠品系，并將封裝在TMTD的人類胰島細胞，植入小鼠腹腔一個稱為腹腔內(nèi)空間的區(qū)域。在植入之后，細胞立即開始生產(chǎn)胰島素，以響應血糖水平，并能夠在研究期間(174天)使血糖處于控制之下。

Cell

之所以將上述研究歸類于干細胞治療，是因為研究中使用的胰島細胞是由人類胚胎干細胞產(chǎn)生的。2014年10月9日，發(fā)表在《細胞》雜志上的一項研究中，哈佛大學的Douglas Melton團隊成功找到了一種可以將人類胚胎干細胞轉(zhuǎn)化成可產(chǎn)生和釋放胰島素的β細胞的方法。

Douglas Melton教授的兒子在還是嬰兒的時候就被診斷出糖尿病，他的女兒在14歲時也被診斷出糖尿病。他說：“我們的研究有望在10天內(nèi)治療糖尿病，這項突破對治療糖尿病這樣的慢性疾病是前所未有的。” 現(xiàn)在，研究人員計劃在非人類的靈長類動物中進一步測試他們的新材料，并最終在糖尿病患者中進行臨床試驗。

Stem Cell

2015年4月23日，在線發(fā)表在《Stem Cell》雜志上的一項研究發(fā)現(xiàn)，在糖尿病傾向小鼠(非肥胖糖尿病小鼠)進行的臨床前試驗中，研究人員發(fā)現(xiàn)，靜脈注射骨髓間充質(zhì)干細胞(MSCs)可通過降低小鼠血液中的血糖水平來抑制胰腺損傷，但是這些效果是暫時和有限的。

科學家們推測，如果更多的MSCs被填充到胰島中，那么更多的胰島可幸免于免疫破壞，從而產(chǎn)生一個更完整的糖尿病逆轉(zhuǎn)。MSCs通常缺乏一個關鍵的細胞表面粘附分子，稱為HCELL，它可介導血液中細胞到組織炎癥部位的歸巢。為了將MSCs靜脈注射到免疫攻擊的位點，研究小組設計了HCELL歸巢分子，以將它們引向發(fā)炎的胰島。結(jié)果表明，給糖尿病小鼠使用裝載HCELL的MSCs后血糖水平持續(xù)正常。

Stem Cell Reports

2015年3月19日，發(fā)表在《Stem Cell Reports》雜志上的一項研究證實，結(jié)合人類干細胞移植和降糖藥物可以非常有效地改善2型糖尿病小鼠模型的體重及糖代謝。

首先，研究人員喂給小鼠高脂飲食誘導出了肥胖、對胰島素反應性下降以及高血糖——2型糖尿病的特征。隨后給小鼠移植了源自人類胚胎干細胞的封裝胰腺祖細胞。這些移植細胞發(fā)育成了分泌胰島素的β細胞，從而改善了胰島素敏感性和葡萄糖代謝。此外，干細胞移植結(jié)合現(xiàn)有的降糖藥物可以讓小鼠快速減重，相比于單一療法更顯著地改善了葡萄糖代謝。

相比于胰腺祖細胞，較為成熟的胰島素生成細胞有潛力以較低劑量、更快速改善地糖尿病癥狀。未來，研究人員將利用他們的2型糖尿病小鼠模型進一步測試移植胰島素生成細胞的療效。

PLOS ONE

2015年1月28日，發(fā)表在《PLOS ONE》雜志上的一項研究中，美國愛荷華大學的研究人員利用人類皮膚細胞制備了響應葡萄糖的人類胰島素分泌細胞，并使糖尿病小鼠的血糖水平恢復正常。

在小鼠研究中，胰島素分泌細胞被放置在腎臟膠囊(包圍著腎臟的一個薄層)的下面，在那里它們發(fā)育成一個器官樣的結(jié)構(gòu)，具有自己的血液供應。這種新的“器官”可分泌胰島素，并在幾個月的時間內(nèi)逐漸糾正了糖尿病小鼠的血管水平。此外，在小鼠血糖恢復正常之后，血糖水平一直都保持穩(wěn)定。

2.免疫療法

Science Translational Medicine

2015年11月25日，發(fā)布在《Science Translational Medicine》雜志上的一項研究中，科學家們對一種新形式的1型糖尿病(T1DM)免疫療法在美國開展了第一個安全試驗。I期臨床試驗中，患者在接受多達26億個細胞的回輸后，不僅沒有造成嚴重副作用，而且這些細胞能在患者體內(nèi)存在至少一年時間。

在這項研究中，科學家們利用患者自身的調(diào)節(jié)性T細胞(Tregs)，可減輕免疫系統(tǒng)對胰島素生成細胞的破壞，同時不損害免疫系統(tǒng)抵抗感染的能力。試驗中14名18歲至43歲的患者被分成4組，接受一次數(shù)量不等的自體Tregs注射，其中數(shù)量最少的是500萬個Tregs，最多的是26億個Tregs。結(jié)果顯示，4組患者全都耐受性良好，而且多達25%的細胞過了一年還能在患者體內(nèi)檢測到。

Nature

另一項與Tregs相關的研究于2015年11月18日發(fā)表在《Nature》雜志上。研究人員比較了健康小鼠、罹患肥胖相關糖尿病的小鼠和罹患年齡相關糖尿病的小鼠的免疫系統(tǒng)。他們發(fā)現(xiàn)，罹患年齡相關糖尿病的小鼠脂肪組織內(nèi)有著異常高水平的調(diào)Tregs。

論文的第一作者Sagar Bapat解釋說，通常Tregs幫助抑制炎癥。但這項研究表明，但隨著年齡的增長，Tregs逐漸在脂肪內(nèi)累積。如果這些細胞達到臨界點，即它們完全阻斷脂肪組織中的炎癥時，它們可以造成脂肪沉積，在機體一些看不見的區(qū)域內(nèi)包括肝臟中累積，導致胰島素抵抗。

當科學家們通過靶向這些免疫細胞需要的一種分子來阻止Tregs細胞在脂肪中累積時，小鼠不再在老年時形成4型糖尿病。由于通常人們認為Tregs有益于身體，這一結(jié)果有些令人意外。

Scientific Reports

2015年7月30日發(fā)表在《Scientific Reports》雜志上一項研究中，烏普薩拉大學的科學家們研究了Tregs在1型糖尿病小鼠模型中的作用。結(jié)果表明，Tregs可通過產(chǎn)生促炎性破壞蛋白(而不是T1D情況下的保護性抗炎蛋白，如IL-35)，改變它們的功能。

論文通訊作者兼第一作者Kailash Singh博士說：“這表明，這些好的細胞在1型糖尿病的早期發(fā)展過程中變壞了，因此我們的免疫細胞會破壞β細胞。”此外，研究發(fā)現(xiàn)，與健康人相比，IL-35的濃度在1型糖尿病患者中較低;表明，IL-35可能在人類1型糖尿病中發(fā)揮了至關重要的作用。

研究人員表示，這是首次有研究表明，IL-35可以在兩種不同的小鼠模型中，逆轉(zhuǎn)已確診的1型糖尿病。同時，研究闡明了一種新的機制：Tregs在自身免疫性疾病中如何改變它們的命運。

3.細菌治療

Cell Host & Microbe

2015年2月11日，發(fā)表在《Cell Host & Microbe》上的一項研究中，來自一項對33名從基因方面被認定患糖尿病風險更高的芬蘭嬰兒開展的為期3年分析研究。到3歲時，這些兒童中有4名患上糖尿病。

來自美國馬薩諸塞州總醫(yī)院的Ramnik Xavier及其團隊發(fā)現(xiàn)，這4名兒童腸道內(nèi)的菌群范圍相對較窄，細菌類型通常比其他未患糖尿病兒童少25%左右。同時，他們擁有更多會引發(fā)腸道炎癥的細菌類型，而這正是I型糖尿病可能發(fā)生的前奏。不過，研究人員發(fā)現(xiàn)，盡管只有4名兒童患上糖尿病，但還有11名開始產(chǎn)生自身抗體。這表明保持微生物組的穩(wěn)定或許是預防糖尿病的一種方式。

Diabetes

2015年1月27日，發(fā)表在《Diabetes》上的一項研究中，來自康奈爾大學的John March及其團隊獲取了在某些益生菌酸奶中發(fā)現(xiàn)的加氏乳桿菌，并將其與能產(chǎn)生一種名為胰高血糖素樣肽-1(GLP-1)的人類基因組合。

在患糖尿病小鼠的腸道內(nèi)，研究人員發(fā)現(xiàn)，GLP-1觸發(fā)一些腸道細胞變成更像那些在胰腺中產(chǎn)生胰島素的細胞。在連續(xù)3個月每天“服用”這種細菌后，小鼠的血糖水平比對照組下降了30%。對于這種乳酸桿菌也會在人體內(nèi)奏效，March非常樂觀。他們的目標是研制一種含有該細菌的藥片，供I型和II型糖尿病患者日常服用。March認為，這種藥物兩年之內(nèi)便可面世。