4月30日，中國科學(xué)院分子細胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心（生物化學(xué)與細胞生物學(xué)研究所）程新研究組聯(lián)合海軍軍醫(yī)大學(xué)上海長征醫(yī)院殷浩團隊在國際學(xué)術(shù)期刊Cell Discovery發(fā)表了最新研究成果：“Treating a type 2 diabetic patient with impaired pancreatic islet function by personalized endoderm stem cell-derived islet tissue”。該研究者發(fā)起的臨床（IIT）研究首先利用患者自體血液PBMC重編程為iPSC；進而建立具有內(nèi)胚層分化特異性的內(nèi)胚層干細胞（Endoderm stem cell, EnSC），并以EnSC為種子細胞在體外再造胰島組織（E-islet）；最終于2021年7月19日，通過皮肝門靜脈介入輸注移植方式，治療一例因終末期糖尿病腎病而接受過腎臟移植的、胰島功能受損的2型糖尿?。═2D）患者。這是世界范圍內(nèi)首次報道的（first-in-human）通過利用干細胞來源的自體再生胰島組織移植治愈胰島損傷性T2D的探索性臨床研究。該研究披露的術(shù)后116周數(shù)據(jù)初步證明了E-islet移植的安全性，并在血糖控制、外源胰島素減量/脫離以及空腹/餐后的C肽/胰島素分泌等關(guān)鍵臨床指標方面證實了該組織替代治療方法的顯著有效性。該研究首次在人體內(nèi)證實，干細胞來源的再生胰島組織可長期有效代償T2D晚期患者的胰島功能損失，逆轉(zhuǎn)高血糖并實現(xiàn)功能性治愈。

?糖尿病嚴重危害人類健康，也是多種疾病的重要誘發(fā)因素。胰島功能損傷在糖尿病各亞型中均有不同程度的表現(xiàn)。其中，2型糖尿?。═2D）患者隨著胰島β細胞數(shù)量逐漸減少并退化，其胰島素分泌功能出現(xiàn)衰退現(xiàn)象，導(dǎo)致約30%的2型糖尿病患者須終身依賴于胰島素注射治療。特別值得關(guān)注的是，血糖長期控制不佳會造成失明、腎臟衰竭、心腦血管意外、截肢、低血糖昏迷甚至死亡等嚴重并發(fā)癥。從2000年埃德蒙頓方案出現(xiàn)以來，從逝者捐獻的胰腺中提取胰島組織，并用于微創(chuàng)移植治療包括脆性1型及2型糖尿病患者，取得了功能性治愈的突出療效。近年來胰島移植后5年完全脫離胰島素患者的比例已上升到60%，其中一例患者甚至維持治愈長達20余年。長期研究表明，胰島移植有利于糖尿病腎病腎移植后患者的血糖控制，進而對移植腎的長期存活和功能維持具有積極意義。然而，受制于供體的嚴重匱乏、胰島分離技術(shù)復(fù)雜等因素的限制而難以推廣。因而，在體外再造組織用于替代逝者捐獻胰島，對根治胰島素依賴型糖尿病具有重大的應(yīng)用價值和臨床需求。

既往研究表明，利用多能干細胞定向分化可獲得包括β細胞在內(nèi)的胰島內(nèi)分泌細胞。近期，Viacyte公司的臨床I/II期研究表明胚胎干細胞體外定向分化來源的胰腺前體細胞（pancreatic progenitor cells）經(jīng)非免疫隔絕的生物相容性包囊包裹后，經(jīng)皮下移植后可以在T1D患者體內(nèi)進一步分化為胰島內(nèi)分泌細胞，并響應(yīng)飲食刺激分泌胰島素；然而，由于胰腺前體細胞在體內(nèi)進一步分化為β細胞的效率低下，該療法尚無法提供足量的胰島素使血糖恢復(fù)到健康水平。此外，Vertex （Semma）公司利用胚胎干細胞來源的再生胰島組織，于2021年7月26日也開展了移植治療T1D的臨床研究。然而，以多能干細胞為原料制備胰島組織面臨極為復(fù)雜的分化中間過程帶來的目標細胞純度及非靶細胞存留問題，特別是體系內(nèi)殘留的未分化細胞帶來的體內(nèi)成瘤風(fēng)險。近年來尋找多能干細胞下游的、具有特異性分化潛能的、不具有體內(nèi)成瘤性的干細胞新類型成為研究熱點；其中，程新團隊在世界上首次建立了系胚層特異性干細胞系——內(nèi)胚層干細胞(EP cells)及其改良類型EnSC；EnSC在內(nèi)胚層（胰腺、肝臟等）定向分化特異性及體內(nèi)安全性方面具有優(yōu)勢，是體外規(guī)?；僭煲葝u組織的優(yōu)選種子。

在該研究中，程新團隊建立了GMP條件下的體外定向分化體系，以患者自體EnSCs為種子，經(jīng)過兩個關(guān)鍵中間步驟，制備了在形態(tài)、內(nèi)分泌細胞組成及比例、純度、基因表達、體內(nèi)外功能等方面與成體胰島相近的再生胰島組織E-islets。研究團隊利用免疫缺損SCID-beige小鼠模型、Streptozocin誘導(dǎo)的小鼠/食蟹猴糖尿病模型以及人源化小鼠模型分別評估了E-islet的體內(nèi)存活、成瘤風(fēng)險、體內(nèi)功能及免疫原性。在臨床前的研究基礎(chǔ)上，海軍軍醫(yī)大學(xué)上海長征醫(yī)院臨床團隊成功將120萬胰島當量（IEQ）的自體E-islets以經(jīng)皮肝門靜脈介入輸注方式移植到患者肝臟內(nèi)，定期觀察安全性及有效性相關(guān)指標。

研究結(jié)果顯示，E-islet移植后患者血糖控制隨時間持續(xù)改善，24小時血糖實時監(jiān)控設(shè)備的數(shù)據(jù)表明TITR（time-in-tight-range, 3.9~7.8 mM，也就是健康人的血糖波動范圍）從術(shù)前的57%，一路上升，從 32周開始恢復(fù)到99%以上；嚴重高血糖（> 13.9 mM）和嚴重低血糖（<3.9 mM）在術(shù)后兩周內(nèi)完全消失；餐前餐后的血糖變異度（ambulatory mean glucose fluctuations）從術(shù)前的5.50 mM 下降到32周的1.60 mM。此外，嚴格饅頭餐實驗（mixed-meal tolerance test， MMTT） 揭示術(shù)后穩(wěn)定的餐前血糖水平以及餐后血糖變化幅度的顯著降低（從術(shù)前最高21.3 mM 降低至第105周的9.1 mM）。與血糖數(shù)據(jù)一致的是，糖化血紅蛋白水平從術(shù)前6.6% 下降至第113周的4.6%。同時，患者從術(shù)后第11周開始完全脫離外源胰島素，其他降糖藥（拜糖平、二甲雙胍）術(shù)后逐步減量，并在第48周和56周實現(xiàn)脫離。最后，患者術(shù)后空腹C肽水平較術(shù)前增加了2倍；MMTT實驗揭示餐后胰島素及C肽分泌較術(shù)前均顯著增加，提示胰島功能恢復(fù)。

特別值得指出的是，在糖尿病適應(yīng)癥的選擇上，該研究具有特色。作為系列探索性臨床研究的首例，研究團隊特意挑選一位有25年T2D病史的60歲患者，該患者在2017年因糖尿病引起的腎功能衰竭接受了腎移植，術(shù)后血糖控制不良，每天需注射超過20單位胰島素并服用多種降糖藥物。如果血糖控制持續(xù)不佳，該患者在隨時面臨低血糖帶來的風(fēng)險的同時也面臨短期內(nèi)腎臟功能再次衰竭的可能，因此該患者屬于胰島移植的剛需人群。這一適應(yīng)癥選擇不僅有利于在規(guī)避異體排異因素影響的條件下評估E-islet體內(nèi)安全性及有效性，更是拓寬了干細胞來源的再生胰島的臨床應(yīng)用場景。

研究者提示未來的研究方向?qū)⒕劢梗焊杉毎麃碓吹脑偕葝u組織作為臨床藥物的藥效學(xué)等研究、適應(yīng)癥的進一步拓展以及開發(fā)無需免疫抑制的“通用型”再生胰島組織的制備技術(shù)。

分子細胞卓越中心吳佳穎、付天龍、聶螣騛、魏同坤和海軍軍醫(yī)大學(xué)李拓、郭猛、季俊松、孟小茜為該論文共同第一作者。分子細胞卓越中心程新研究員、海軍軍醫(yī)大學(xué)上海長征醫(yī)院殷浩教授、石勇銓教授、董偉華教授和上海仁濟醫(yī)院張明教授為該論文的共同通訊作者。該項工作得到了中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項、國家科技部重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、上海市科委以及申康項目的基金支持。該研究得到分子細胞卓越中心動物平臺、細胞平臺和分子平臺的大力支持。

文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41421-024-00662-3

T2D患者自體E-islet移植的臨床前研究和臨床IIT研究結(jié)果