人类多能干细胞衍生的胰岛，可改善非人灵长类

发布时间：2023/03/17 丨 文章来源：未知 丨 浏览次数：

【 据《Nature Medicine》2022年2月报道】题：人类多能干细胞衍生的胰岛可改善非人灵长类动物的糖尿病（中国北京大学 作者 Yuanyuan Du等）（）

目前全球有约4.6亿糖尿病患者，我国糖尿病患者更是达到了1.409亿。糖尿病是因体内胰岛素分泌和作用不足，血糖值持续处于高状态的代谢性疾病。其中1型糖尿病（T1DM），主要是由胰岛β细胞遭到机体免疫系统攻击丢失功能细胞而引起。目前，人类胰岛移植已被证明可通过恢复患者的内源性胰岛素分泌来逆转T1DM。然而，能从胰岛移植中受益的患者数量因缺乏易获得的人类胰岛来源而被限制。因此，胰岛移植虽然可以改善患者胰岛素不足的问题，但供源不足，难以在临床上广泛应用。人多能干细胞具有自我更新和定向分化为功能性细胞（包括β细胞）的潜能，人多能干细胞制备的胰岛细胞有望突破此瓶颈。但用于人类移植及治疗的多能干细胞临床转化仍然存在许多不确定性，这些不确定性很难使用啮齿动物模型进行研究。非人灵长类动物在遗传学、解剖学及生理学方面与人类具有高度相似性，该模型能对潜在疗法进行严格评估，是人类临床试验前解决转化问题的关键模型。

研究者进一步优化并改进了人多能干细胞向胰岛细胞的分化制备方案，重点解决了如何高效诱导从胰腺前体细胞向胰岛内分泌细胞命运特化的难题，从而获得了功能成熟的人化学诱导多能干细胞衍生的胰岛（hCiPSC-islets）。将hCiPSC-islets单剂量门静脉输注至糖尿病非人灵长类动物中可有效恢复内源性胰岛素分泌并改善血糖。

首先，作者通过三维培养诱导前肠后部细胞形成胰岛样细胞团，加入组合小分子化合物后，促进了胰腺内分泌祖细胞的终末分化，并且在不同供体来源的人多能干细胞株上实现了稳定、高效的胰岛细胞诱导分化。此外，从基因表达水平、蛋白表达水平、葡萄糖刺激的C肽分泌、胰岛素分泌、微观颗粒结构、胰岛中内分泌细胞种类鉴定等方面表征了hCiPSC-islets的结构及功能与人原代胰岛相似。

其次，将hCiPSC-islets移植入免疫缺陷糖尿病小鼠肾包膜下，可有效逆转糖尿病。移植小鼠的空腹血糖水平能恢复至生理水平，经腹腔注射葡萄糖耐受实验（IPGTT）证明了移植物入体内的功能性，且在长达48周的观察周期中，所有移植小鼠中均未观察到移植细胞致瘤现象。同时，移植10周的肾移植物具有和原代人胰岛中内分泌细胞相似的全基因表达谱。

最后，在该基础上，研究团队改进了高效冷冻保存方案，使 hCiPSC-islets成为持续可用的细胞来源，并进一步将hCiPSC-islets单剂量门静脉输注至糖尿病非人灵长类动物模型中，观察其长期的安全性及有效性。研究团队发现所有受体的空腹及平均餐前血糖水平显著下降，C肽分泌能够响应餐食或葡萄糖刺激。值得注意的是，4只长期随访的受体糖尿病模型猴在移植后15周，平均糖化血红蛋白（HbA1c）与移植前相比下降了2％以上，平均外源性胰岛素需求量减少了49％。研究人员还观察到1只表现不稳定糖尿病特征的受体猴在输注hCiPSC-islets后，血糖得到明显改善。这一结果提示人多能干细胞分化的胰岛细胞移植有望用于脆性糖尿病患者的治疗。

综上，这项研究成功地在非人灵长类动物糖尿病模型上证明了hCiPSC-islets在治疗糖尿病中的安全性和有效性。充分展示了hCiPSC-islets作为一种可持续细胞来源具有巨大的临床应用潜力。

《医学参考报》干细胞与再生医学专刊