干细胞移植治疗糖尿病进展

1、干细胞移植治疗糖尿病 研究进展,2,干细胞stem cell,未分化细胞 自我更新 (self-renew) 无限增殖 体外长期培养 多向分化潜能 (multipotential,3,干细胞的类型,胚胎干细胞 embryonic stem cells 胚胎干细胞主要是指来自囊胚内细胞团的细胞，有自我更新和多向分化潜能，可以分化为内、中、外三个胚层的各类细胞。 成体干细胞 adult stem cells 成体干细胞是处于干细胞状态的成体细胞，包括成年和未成年动物组织中的各种干细胞，因此又称为组织干细胞。如神经干细胞、 造血干细胞 、 骨髓间质干细胞、上皮干细胞 、肝干细胞、胰腺干细胞等,糖尿病

2、发病机制,干细胞治疗机制,疾病发病机制,干细胞治疗机制,结构改变,内环境变化,细胞/组织破坏,缺乏血供; 免疫功能紊乱; 缺乏生长与营养因子；自由基,提供外源性干细胞； 刺激内源性干细胞； 分化结构重建,促进血管再生； 调节免疫功能； 分泌生长与营养因子； 清除自由基,干细胞治疗糖尿病机制,干细胞治疗糖尿病机制,目前应用的干细胞,能够用分化为胰岛细胞 的成体干细胞： 胰腺干细胞 肝干细胞 骨髓干细胞 肠干细胞等,国内外研究现状,国内外研究现状,10,I 型糖尿病的治疗,外源胰岛素治疗 胰腺或胰岛移植 干细胞治疗： 胚胎干细胞 诱导分化成 细胞 细胞移植 基因导入使其表达胰岛素 细胞移植 胰腺干

3、细胞 诱导分化成 细胞 细胞移植,11,胰腺干细胞的标志 1990年，Lendahl 等人发现神经干细胞中存在一种新的中间丝蛋白巢蛋白（nestin），现在 nestin已是公认的神经干细胞标志之一。 2000年，Hunziker 和 Stein 发现胰腺导管和胰岛中也存在 nestin阳性细胞。 2001年， Zulewski等人从胰腺中分离到nestin阳性细胞，将其命名为NIPs（ nestin-positive islet-derived progenitor cells ），并发现具有多向分化潜能 ( multipotential )，在体外可自发形成类胰岛细胞团（ islet-li

4、ke cell clusters , ICCs）. 因此，人们相信nestin可能也是胰腺干细胞的标志。但是，NIPs是否确实是胰腺干细胞，能否用于细胞治疗必须进一步证实。2001年起，我们为此做了一点实验,12,人胎胰腺的 nestin 阳性细胞的分布免疫组化技术显示nestin阳性细胞,nestin 阳性细胞位于胰腺小导管壁及其相连的原始细胞团,13,实验步骤,人胎胰腺 nestin阳性细胞的分离、体外培养和生物学特性检测（目的是确认 NIPs是胰腺干细胞）； 体外诱导分化 NIPs形成能产生胰岛素的细胞； 类胰岛细胞团 (ICCs)异种体内移植 糖尿病的干细胞治疗实验研究,14,糖尿病小

5、鼠模型制作 (腹腔注射链脲佐菌素 STZ )肾膜下移植 ICCs 治疗糖尿病,NOD-Scid 小鼠,腹腔内注射 streptozotocin,肾膜下移植含 类细胞的ICCs,高血糖,注射 STZ前,注射STZ后,移植ICCS后,30 20 10,血糖水平 (mmol/l,注射后3天小鼠出现稳定的高血糖症,移植4天后小鼠 血糖明显下降,insulin,糖尿病小鼠肾膜下移植 ICCs 后形态观察免疫组化方法检测含胰岛素细胞,左肾移植部位,移植后40天，移植部位血管增生,免疫组化显示移植部位的胰岛素阳性细胞,移植40天后，移植物在移植部位发生异常增殖并侵入肾实质，形成导管、细胞团、血管等结构,正常

6、NOD-Scid小鼠肾膜下移植 ICCs 移植部位的组织切片H.E 染色,移植 ICCs后血糖明显下降 (P0.05,糖尿病小鼠肾膜下移植 ICCs 后血糖水平测量,STZ 处理3天后所有NOD-Scid 小鼠出现高血糖，移植4天后小鼠血糖水平下降至接近正常并保持稳定至40天，未移植的小鼠保持高血糖,18,讨 论,1, 糖尿病小鼠体内微环境对ICCs的定向诱导分化作用，可能使糖尿病的干细胞治疗成为可能。 在体内诱导较体外彻底， 细胞比例高于体外，能显著降低糖尿病小鼠血糖水平，说明糖尿病小鼠体内特殊环境有利于ICCs向细胞分化。 （1）糖尿病小鼠的血清可作为胰腺干细胞体外培养的诱导因子，其中高浓

7、度葡萄糖和胰高血糖素样肽1 (GLP-1)起主要作用。 （2）移植部位血管增生，为生长和分化提供营养並有利于胰岛素及时进入血液循环,19,讨 论,2, 干细胞治疗的安全性问题不容忽视。 （1）干细胞诱导分化的不彻底性有待解决。ICCs在正常小鼠体内的异常增殖，反映ICCs中存在较多未分化细胞，如何控制诱导分化的方向和纯度並有效抑制可能的恶性增殖是目前干细胞治疗研究碰到的棘手问题。 （2）干细胞移植会不会致癌仍是有待解决的问题。肿瘤干细胞 (cancer stem cell) 理论认为干细胞与癌细胞在增殖调节机制方面有着相同的信号途径和调控因子，癌症可能起源于异常活化的干细胞。ABCG2是一种干细胞标志分子，同时又是多种癌细胞的抗药基因，可能是联系干细胞和癌细胞的分子基础之一,20,讨 论,3, 胰腺干细胞治疗的免疫排斥问题没有完全解决。 （1）异体移植的免疫排斥 （2）自身免疫反应 I 型糖尿病是一种自身免疫性疾病，自身细胞被自己的 T 细胞误认为 异已细胞而遭受免疫攻击。因此即使自身的干细胞移植，可以避免异体免疫排斥，可能仍会遭遇自身免疫反应,21,结论,从人胎胰分离的 nestin 阳性细胞表达ABCG2，具有干细胞特性，在体外能诱导分化成有功能的细胞，移植至糖尿病小鼠