4月30日，中國科學院分子細胞科學卓越創(chuàng)新中心（生物化學與細胞生物學研究所）程新研究組聯(lián)合海軍軍醫(yī)大學上海長征醫(yī)院殷浩團隊在國際學術期刊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、胰島分離技術復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、成瘤風險、體內(nèi)功能及免疫原性。在臨床前的研究基礎上，海軍軍醫(yī)大學上海長征醫(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指標。

研究結果顯示，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）從術前的57%，一路上升，從 32周開始恢復到99%以上；嚴重高血糖（> 13.9 mM）和嚴重低血糖（<3.9 mM）在術后兩周內(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前6.6% 下降至第113周的4.6%。同時，患者從術后第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）術后逐步減量，并在第48周和56周實現(xiàn)脫離。最后，患者術后空腹C肽水平較術前增加了2倍；MMTT實驗揭示餐后胰島素及C肽分泌較術前均顯著增加，提示胰島功能恢復。

特別值得指出的是，在糖尿病適應癥的選擇上，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用場景。

研究者提示未來的研究方向將聚焦：干細胞來源的再生胰島組織作為臨床藥物的藥效學等研究、適應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。

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院戰(zhàn)略性先導科技專項、國家科技部重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、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研究結果