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全球干細胞治療糖尿病臨床研究進(jìn)展綜述

國際糖尿病聯(lián)盟(IDF)正式發(fā)布了第10版《全球糖尿病地圖》。報告顯示,2021年約有5.366億糖尿病患者(20-79歲),預估2030年上漲至6.427億,預估2045年上漲至7.832億。每年有420萬(wàn)人死于糖尿病,我國有近1.3億糖尿病患者。其中,1型糖尿?。═1D)占全球糖尿病病例的大約10%,2型糖尿?。═2D)占90%左右。

1型糖尿?。═1D),也稱(chēng)為胰島素依賴(lài)型糖尿病或少年型糖尿病,通常在年輕人(通常是兒童和青少年)中發(fā)生。1型糖尿病的主要病因是免疫介導的胰島β細胞的自身免疫破壞,導致胰島素分泌不足或完全缺乏。1型糖尿病患者需要終身注射外源性胰島素以維持正常的血糖水平。1型糖尿病的臨床特點(diǎn)包括突然發(fā)病、胰島素依賴(lài)、體重正?;蜉^瘦、高血糖癥狀明顯,例如多尿、多飲、多食、體重下降、乏力等。

2型糖尿?。═2D),也稱(chēng)為成年型糖尿病或非胰島素依賴(lài)型糖尿病,通常在成年人中發(fā)生,尤其是中老年人。2型糖尿病的主要病因是胰島素抵抗和胰島β細胞功能減退。2型糖尿病患者需要口服藥物、胰島素或其他藥物來(lái)管理血糖水平。2型糖尿病的臨床特點(diǎn)包括漸進(jìn)發(fā)病、胰島素抵抗、體重增加或肥胖、高血糖癥狀可能不明顯或輕微,例如疲勞、多飲、多食等。

全球干細胞治療糖尿病臨床研究綜述

糖尿病已經(jīng)是一種全球范圍內廣泛存在的慢性代謝性疾病,嚴重影響患者的生活質(zhì)量和健康。傳統的治療方法包括藥物治療、生活方式干預和胰島素替代療法等,但這些方法在一些病例中可能存在限制和不足。

近年來(lái),干細胞治療作為一種新型治療方法引起了廣泛關(guān)注,并在全球范圍內進(jìn)行了臨床研究。本文將對干細胞治療糖尿病的臨床研究進(jìn)展、效果和挑戰進(jìn)行綜述。

01干細胞治療糖尿病的臨床研究進(jìn)展

干細胞作為一類(lèi)具有自我更新和多向分化潛能的細胞,被認為具有潛在的治療糖尿病的能力。全球范圍內已經(jīng)進(jìn)行了多項臨床研究,探究干細胞治療糖尿病的有效性和安全性。就目前眾多公開(kāi)臨床研究統計,干細胞治療糖尿病主要有兩大策略,如下:

第一類(lèi)是功能性胰島細胞,作用是細胞替代,分泌生產(chǎn)胰島素。

一是利用多能干細胞(包括hESC和iPSC),定向分化產(chǎn)生功能性類(lèi)β細胞;二是利用其它組織器官細胞(例如胃腸上皮細胞或胰腺外分泌細胞),通過(guò)基因重編程、轉分化獲得功能性類(lèi)β細胞;三是利用胰島成體干細胞產(chǎn)生胰島類(lèi)器官,獲得各種胰島功能細胞。

值得關(guān)注的是:人胚胎干細胞來(lái)源的胰島移植,已經(jīng)進(jìn)入了I期和II期臨床試驗「1」。多能干細胞替代療法克服了供體不足的障礙,但仍面臨免疫排斥的風(fēng)險。結合新的生物材料,形成膠囊包裹,可以降低免疫排斥反應。膠囊化細胞(將移植的胰島細胞包裹在膠囊內的免疫保護策略),通過(guò)多能干細胞來(lái)源的胰島類(lèi)器官與膠囊、微膠囊技術(shù)相結合,建立一道免疫屏障,避免引起免疫排斥反應「2」。但是這也有一定的問(wèn)題要解決:β細胞代謝非常旺盛,對氧氣和營(yíng)養物質(zhì)的需求很大,而免疫屏障讓移植細胞很難直接發(fā)生血管化。

以上這些路徑的共同點(diǎn)是:產(chǎn)生新的功能胰島細胞,直接代替依賴(lài)于捐贈者的供體胰島。

第二類(lèi)是間充質(zhì)干細胞,作用是調節免疫功能,保護患者體內的β細胞,改善胰島環(huán)境,從而減輕糖尿病癥狀。

間充質(zhì)干細胞(Mesenchymal Stem Cells, MSCs)既能夠支持、保護β細胞,可能還是β細胞的來(lái)源之一。間充質(zhì)干細胞移植對2型糖尿?。═2D)患者有效,但其在1型糖尿?。═1D)患者中的療效還存在爭議,因為間充質(zhì)干細胞在體外分化為功能性β細胞的能力較差,且在體內沒(méi)有發(fā)生轉分化。

02干細胞治療糖尿病的臨床給藥方式及作用機制

第一類(lèi):多能干細胞的臨床試驗,一般是局部給藥,移植部位是肝門(mén)靜脈或大網(wǎng)膜。

治療作用機制:通過(guò)產(chǎn)生功能成熟的、胰島素生成細胞,重建血糖穩態(tài)。臨床試驗可使用單獨的多能干細胞衍生的β細胞移植,也可使用封裝的多能干細胞衍生β細胞的產(chǎn)品。多能干細胞衍生的功能性胰島細胞,移植后可分泌胰島素,重建血糖穩定,可能治療甚至治愈1型糖尿病。如果我們能找到一種技術(shù):既能發(fā)揮胰島細胞分泌作用,又能避開(kāi)免疫系統的攻擊。那么,無(wú)疑是治療1型糖尿病的大殺器,而胰島β細胞封裝術(shù)正好滿(mǎn)足這些條件。

第二類(lèi):間充質(zhì)干細胞的臨床試驗,一般是靜脈給藥。

治療作用機制:通過(guò)間接方式支持胰島的健康和生存(即改善胰島微環(huán)境和調節免疫),有益作用是通過(guò)減輕炎癥來(lái)實(shí)現的。間充質(zhì)干細胞治療1型糖尿病爭議頗多。間充質(zhì)干細胞治療2型糖尿病臨床試驗,可有效降低血糖水平、減少外源的胰島素使用劑量,但療效并未達到預期且不持續。

03干細胞治療糖尿病的安全性和有效性

在全球范圍內,干細胞治療糖尿病的臨床研究也在不斷進(jìn)行。例如發(fā)表在《Diabetes,Metabolic Syndrome and Obesity》期刊的最新綜述詳細地介紹了從2011年到2021年,十年間全球開(kāi)展的間充質(zhì)干細胞(MSCs)治療2型糖尿病的臨床試驗,通過(guò)多方面試驗數據對比分析,綜合評價(jià)MSCs治療2型糖尿病的安全性和有效性。

結果顯示,在12個(gè)月的隨訪(fǎng)期間,用間充質(zhì)干細胞治療病人,減少了抗糖尿病藥物的劑量分析。有效的治療劑量從1×106細胞/公斤到3.7×106細胞/公斤不等。治療后,HbAc1(糖化血紅蛋白)水平平均降低32%,空腹血糖水平平均降低45%。在2項試驗中,C-肽水平平均降低了38%,在4項試驗中增加了36%。所有試驗中都沒(méi)有發(fā)現嚴重的不良事件。該分析得出結論,MSC對2型糖尿病的治療是安全和有效的「3」。

在中國,多個(gè)機構進(jìn)行了干細胞治療糖尿病的臨床研究。例如,2022年10月15日,北京大學(xué)深圳醫院內分泌科在《World J Diabetes》雜志發(fā)表了一篇關(guān)于《人臍帶間充質(zhì)干細胞治療2型糖尿病的有效性和安全性》的文章,文章主要關(guān)注人臍帶間充質(zhì)干細胞(hUC-MSC)輸注治療2型糖尿病的有效性和安全性。臨床結果提示輸注hUC-MSC可改善血糖,恢復胰島β細胞功能,減少降糖藥用量,無(wú)嚴重不良反應「4」。

2022年5月,解放軍總醫院內分泌科母義明教授、生物治療中心韓衛東教授等專(zhuān)家在《Stem Cells Research&Therapy》雜志上發(fā)表了一篇論文,公布了單中心、隨機、雙盲對照間充質(zhì)干細胞治療2型糖尿病II期臨床的研究結果。

在這項實(shí)驗中,共有93名2型糖尿病患者被隨機分配接受臍帶間充質(zhì)干細胞抑制或安慰劑治療,最終共有73名患者完成了試驗,其中使用臍帶間充質(zhì)干細胞治療的實(shí)驗組中有5人在治療后10到13個(gè)月的隨訪(fǎng)時(shí)間內擺脫了對胰島素的依賴(lài),而安慰劑組則沒(méi)有一例成功「5」。

綜上所述,干細胞治療糖尿病的臨床效果目前尚處于初步階段,尚需進(jìn)一步深入研究和驗證。已有的臨床研究結果顯示,干細胞治療對改善患者的胰島素敏感性、胰島素分泌和糖代謝指標等方面可能具有一定的益處。此外,一些初步的臨床試驗還顯示,胰島干細胞、脂肪干細胞和造血干細胞等也可能具有潛在的治療效果,但仍需進(jìn)一步驗證。

04干細胞治療糖尿病的挑戰

干細胞治療糖尿病面臨著(zhù)一些挑戰和限制。

首先,干細胞治療尚處于臨床研究階段,尚需更多的臨床試驗來(lái)驗證其安全性和有效性。雖然已有的臨床試驗顯示干細胞治療對糖尿病具有一定的潛在益處,但仍需進(jìn)行更大規模、更長(cháng)期的臨床研究來(lái)進(jìn)一步評估其效果和安全性。

其次,干細胞治療糖尿病涉及到干細胞的來(lái)源、制備、存儲和應用等多個(gè)環(huán)節,存在一定的技術(shù)難題。不同類(lèi)型的干細胞在來(lái)源、特性和應用方面存在差異,需要深入研究和優(yōu)化。

此外,干細胞治療糖尿病還涉及到免疫排斥、安全性和長(cháng)期效果等問(wèn)題。由于干細胞具有一定的免疫學(xué)特性,患者在接受干細胞治療時(shí)可能存在免疫排斥的風(fēng)險。因此,如何避免或減輕干細胞治療中的免疫排斥反應,是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。此外,長(cháng)期效果的評估也是干細胞治療糖尿病面臨的挑戰之一,需要更長(cháng)時(shí)間的隨訪(fǎng)和觀(guān)察,以評估其治療效果的持久性和穩定性。

05展望和未來(lái)趨勢

盡管干細胞治療糖尿病面臨一系列的挑戰和限制,但其潛在的臨床應用前景仍然令人期待。隨著(zhù)科技的不斷進(jìn)步和研究的深入,干細胞治療糖尿病有望在未來(lái)得到更廣泛的應用。

  • 首先,隨著(zhù)干細胞技術(shù)的不斷發(fā)展,會(huì )出現更多新型干細胞的應用,例如誘導多能干細胞(iPSCs)和基因編輯技術(shù)應用于干細胞治療,這可能進(jìn)一步改善干細胞治療糖尿病的效果和安全性。誘導多能干細胞是一種經(jīng)過(guò)基因重編程的成體細胞,具有類(lèi)似胚胎干細胞的特性,但避免了胚胎的使用和免疫排斥的風(fēng)險?;蚓庉嫾夹g(shù),如CRISPR-Cas9,可以對干細胞進(jìn)行精準的基因修飾,從而改善其治療效果和減少潛在的安全風(fēng)險。
  • 其次,臨床試驗的不斷推進(jìn)和研究的深入,有望進(jìn)一步驗證干細胞治療糖尿病的安全性和有效性。臨床試驗是評估新藥物和治療方法安全性和有效性的重要途徑,隨著(zhù)越來(lái)越多的臨床試驗在干細胞治療糖尿病領(lǐng)域展開(kāi),將為其臨床應用提供更為可靠的證據。
  • 此外,隨著(zhù)生物技術(shù)和生物制造技術(shù)的發(fā)展,可能出現更加高效、安全和可擴展的干細胞生產(chǎn)方法,從而降低干細胞治療的成本,提高其可實(shí)施性和可普及性。這將有助于干細胞治療糖尿病在臨床實(shí)踐中更廣泛地應用。

最后,社會(huì )對干細胞治療的認知和接受度也可能影響其未來(lái)的發(fā)展。隨著(zhù)公眾對生物技術(shù)和醫學(xué)研究的關(guān)注不斷增加,對干細胞治療糖尿病的認知和接受度可能會(huì )提高,從而推動(dòng)其研究和應用的發(fā)展。

綜上所述,干細胞治療糖尿病作為一種前沿的生物醫學(xué)技術(shù),具有巨大的潛力和機遇。盡管面臨一系列的技術(shù)、臨床、倫理和法律等挑戰,但隨著(zhù)科技的不斷進(jìn)步和研究的深入,干細胞治療糖尿病有望在未來(lái)成為一種更加安全、有效且可廣泛應用的治療手段,為糖尿病患者帶來(lái)新的希望和機會(huì )。

參考文獻:

「1」Eleonora de Klerk, Matthias Hebrok,Stem Cell-Based Clinical Trials for Diabetes Mellitus,Front Endocrinol (Lausanne). 2021 Feb 26;12:631463. doi: 10.3389/fendo.2021.631463. eCollection 2021.

「2」Suya Du, Yanjiao Li, Zhen Geng,Engineering Islets From Stem Cells: The Optimal Solution for the Treatment of Diabetes?,Front Immunol. 2022 Apr 27;13:869514. doi: 10.3389/fimmu.2022.869514. eCollection 2022.

「3」Aanchal Mathur, Sebastien Taurin, Sfoug Alshammary,The Safety and Efficacy of Mesenchymal Stem Cells in the Treatment of Type 2 Diabetes- A Literature Review,Diabetes Metab Syndr Obes. 2023 Mar14;16:769-777.doi:10.2147/DMSO.S392161. eCollection 2023.

「4」Xiao-Fen Lian, Dong-Hui Lu, Hong-Li Liu,Effectiveness and safety of human umbilical cord-mesenchymal stem cells for treating type 2 diabetes mellitus,World J Diabetes. 2022 Oct15;13(10):877-887.doi:10.4239/wjd.v13.i10.877.

「5」Li Zang, Yijun Li,Yiming Mu,Efficacy and safety of umbilical cord-derived mesenchymal stem cells in Chinese adults with type 2 diabetes: a single-center, double-blinded, randomized, placebo-controlled phase II trial,Stem Cell Res Ther. 2022 May 3;13(1):180. doi: 10.1186/s13287-022-02848-6.

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