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世界防治糖尿病日:干细胞在糖尿病领域的应用

来源:博雅

日期: 2020.11.13

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每年的11月14日是世界防治糖尿病日,这是世界卫生组织和国际糖尿病联盟在1991年联合发起的,旨在唤起政府、媒体及公众对糖尿病防治工作的关注。今年的宣传主题是“护士与糖尿病”,旨在强化护理工作者在糖尿病健康管理中的重要作用,有效干预糖尿病危险因素,及时发现高危人群,提高糖尿病患者自我管理能力,切实降低糖尿病危害,保护人民群众身体健康。


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近年来,干细胞已经被广泛应用到糖尿病的干预研究中,干细胞作为糖尿病临床治疗的一种前沿科技引发了广泛的关注。在世界防治糖尿日即将来临之际,本文为大家介绍糖尿病以及干细胞治疗糖尿病。


糖尿病:过去十年发病率增加了50%


糖尿病,是本世纪的主要流行病,其发病率在过去10年增加了50%。另外,糖尿病还是世界上最古老的疾病之一,在古埃及、波斯和印度等文明的历史记录中都有记载。世界卫生组织指出,2008年全世界约有3.47亿人患有糖尿病,相当于成年人口的9.5%。糖尿病的发病率正在迅速上升,估计到2030年,这一数字将几乎翻一番。糖尿病在世界各地都有发生,但在发达国家较为常见。然而,在不久的将来,糖尿病患病率的最大增长预计将发生在亚洲、中东和非洲,到2030年,这些地区的糖尿病患病率很可能会出现约50%的增长[2]。


糖尿病是由于胰岛素分泌及(或)作用缺陷引起的以血糖升高为特征的代谢病。糖尿病的典型症状是“三多一少”(多饮、多食、多尿、体重减轻)。糖尿病主要有1型和2型两种形式,糖尿病可能还体现在怀孕期间和在其他情况下,如药物或化学毒性,遗传疾病、内分泌失调、胰岛素受体紊乱和疾病与胰腺外分泌。


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糖尿病与许多并发症有关。与死亡相关的急性代谢并发症包括异常高血糖引起的糖尿病酮症酸中毒(高血糖)和低血糖引起的昏迷(低血糖)以及最具破坏性的长期血管并发症。这些并发症范围广泛,至少部分原因是由于血糖水平的慢性升高,从而导致血管损伤。在糖尿病中,所导致的并发症分为“微血管疾病”(由于小血管的损伤)和“大血管疾病”(由于动脉的损伤)。


微血管并发症包括眼病或“视网膜病”,肾脏疾病称为“肾病”,神经损伤或“神经病变”。大血管并发症包括加速的心血管疾病导致心肌梗死和表现为中风的脑血管疾病。糖尿病的其他慢性并发症包括抑郁症、痴呆和性功能障碍。


针对糖尿病的治疗,不仅是治疗糖尿病本身,而且需要治疗其相关的并发症。


新趋势:干细胞转化治疗


恢复胰岛素独立性和恢复血糖一直是糖尿病研究和治疗的首要目标。虽然全器官移植和胰岛移植已成为糖尿病患者实现血糖控制的金标准程序,但合适供体组织的缺乏严重阻碍了这些疗法的广泛应用。目前,可持续人类干细胞来源的、可以产生胰岛素的胰岛细胞,或者是能进行细胞移植的细胞疗法成为治疗糖尿病及其并发症的新希望[3]。


近年来,人类干细胞向胰岛细胞分化的进展为糖尿病的治疗提供了清晰、有形的替代方案。在过去的十年中,从人类干细胞群中产生功能性的胰岛细胞已经取得了显著的进展。潜在的策略是再现多能干细胞在胚胎形成过程中的路径——从内胚层的形成,到胰腺内胚层,再到内分泌祖细胞,最后到胰岛细胞。


已经有许多科学团队将工作重点放在了制造功能完全的胰岛细胞,这些细胞将很快取代人类胰岛,成为生产胰岛素的细胞来源。事实上,利用干细胞衍生的功能性胰岛细胞的临床试验正在进行中[4]。


截至目前,在clinicaltrials.gov网站上搜索干细胞治疗和糖尿病,有222项临床试验登记注册。


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干细胞治疗糖尿病是目前这一领域的前沿。除此之外,治疗糖尿病的主要方法还是口服药以及胰岛素和少量的注射制剂。随着研究的进展,也许在未来的某一天干细胞甚至有可能能治愈糖尿病,不过还需要解决排异的问题以及治疗有效率能维持多久的问题。因为动物实验发现使用干细胞后短期内可以降血糖,但过一段时间干细胞分化以后就凋亡了,然后需要继续输入干细胞,所以目前研究成果还不是很成熟,需要进一步完善。


小结与展望


目前,免疫排斥仍然是细胞替代疗法广泛应用于糖尿病的主要障碍。尽管当前的免疫抑制药物是有效的,但需要终身治疗,而且在许多情况下会导致副作用和毒性,使采用这种治疗策略仅限于最严重的病例。


未来的目标或许是创造一种组合疗法,利用药物、生物工程和基因编辑,将细胞替代疗法在糖尿病中发挥更大的效用。从人类干细胞中生成的功能性胰岛细胞的快速发展可能会加快推进糖尿病新治疗途径的发展。尽管在所有这些领域仍然有障碍需要克服,但是新的免疫调节方法和改进的干细胞分化方案与基因编辑技术的出现,为糖尿病患者带来了现代细胞治疗的希望。


参考资料:

1. https://www.sohu.com/a/428869242_100196246

2. Josephine M Forbes, Mark E Cooper. Mechanisms of diabetic complications. Physiol Rev. 2013 Jan;93(1):137-88. doi: 10.1152/physrev.00045.2011.

3.  Julie B Sneddon, Qizhi Tang, Peter Stock , Jeffrey A Bluestone, Shuvo Roy, Tejal Desai, Matthias Hebrok . Stem Cell Therapies for Treating Diabetes: Progress and Remaining Challenges. Cell Stem Cell. 2018 Jun 1;22(6):810-823. doi: 10.1016/j.stem.2018.05.016.

4. Agulnick AD, Ambruzs DM, Moorman MA, Bhoumik A, Cesario RM, Payne JK, Kelly JR, Haakmeester C, Srijemac R, Wilson AZ, Kerr J, Frazier MA, Kroon EJ, D’Amour KA. Insulin-Producing Endocrine Cells Differentiated In Vitro From Human Embryonic Stem Cells Function in Macroencapsulation Devices In Vivo. Stem Cells Transl Med. 2015;4:1214–1222. doi: 10.5966/sctm.2015-0079.

5. Desai TA, West T, Cohen M, Boiarski T, Rampersaud A. Nanoporous microsystems for islet cell replacement. Adv Drug Deliv Rev. 2004;56:1661–1673. doi: 10.1016/j.addr.2003.11.006.


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