干细胞移植治疗糖尿病进展

1、干细胞移植治疗糖尿病干细胞移植治疗糖尿病 研究进展研究进展 2 干细胞干细胞 stem cellstem cell 未分化细胞未分化细胞 自我更新自我更新 (self-renew)(self-renew) 无限增殖无限增殖 体外长期培养体外长期培养 多向分化潜能多向分化潜能 (multipotential)(multipotential) 3 干细胞的类型：干细胞的类型： 胚胎干细胞胚胎干细胞 embryonic stem cells embryonic stem cells 胚胎干细胞主要是指来自囊胚内细胞团的细胞，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

2、化为内、中、外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。三个胚层的各类细胞。 成体干细胞成体干细胞 adult stem cells adult stem cells 成体干细胞是处于干细胞状态的成体细胞，包括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 组织干细胞组织干细胞。如神经干细胞、。如神经干细胞、 造血干细胞造血干细胞 、 骨髓间骨髓间 质干细胞、上皮干细胞质干细胞、上皮干细胞 、肝干细胞、胰腺干细胞等。、肝干细胞、胰腺干细胞等。 糖尿病发病机制糖尿病发病机制 干细胞

3、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 干细胞治疗糖尿病机制干细胞治疗糖尿病机制 u干细胞对胰岛细胞的修复 u干细胞对其他胰岛素分泌细胞的修复 u干细胞对胰岛素抵抗的作用 目前应用的干细胞 能够用分化为胰岛细胞 的成体干细胞： 胰腺干细胞胰腺干细胞 肝干细胞肝干细胞 骨髓干细胞骨髓干细胞 肠干细胞等肠干细胞等 国内外研究现状 研究者研究者

4、时间时间 细胞类型细胞类型 回输方式回输方式 结果结果 航天中心医院血航天中心医院血 液内分泌科液内分泌科 王意忠王意忠 2009年1月 自体外周血干细胞 经动脉移植 患者目前情况良好，血糖基本稳定，治疗取得了初步成功。 第三军医大学重第三军医大学重 庆新桥医院庆新桥医院 2006年 自体骨髓干细胞移植 从患者自体骨髓中采集到的干细胞植入胰腺中 经过一周术后观察，其胰岛素用量比手术前明显减少，血糖一直控 制在正常值以内，比手术前有明显改善 青岛大学附属医青岛大学附属医 院院 2006年 自体骨髓干细胞 经胰腺血管插管移植 1.100例,多数患者2周起效，且有低血糖表现。 2.OAD及胰岛素用量

5、减少。 3.胰岛功能改善及血糖改善好转率63%左右 国内外研究现状 青岛大学医学院青岛大学医学院 附属医院内分泌科附属医院内分泌科 经骨髓穿刺技术抽取糖尿病患者自身的骨髓,分离出多能干细胞 经皮血管介入的方式将干细胞移植到胰腺内 1. 60 60 例患者有49 49 例疗效显著 2. 有效者表现为减少或停用胰岛素及口服降糖药后,血糖仍维 持在正常或接近正常水平。 中国南京军区福 州总医院，美国迈 阿密大学糖尿病研 究所，欧洲意大利 米兰大学，南美阿 根廷国家干细胞中 心，哥伦比亚5家 国际合作单位 2008年3月-2010年3月 自体骨髓间充质+骨髓干细胞+高压氧治疗 胰动脉介入 该国际多中心

6、协作组进行了25例预实验，达到初步预期效果。停用胰 岛素或口服降糖药物后血糖维持正常，糖化血红蛋白由术前平均 8.81.9%，降至术后平均6.51.2%。所有使用胰岛素的患者均出现 了胰岛素用量下降，术前57.824.5 单位/天，术后最终21.615.4 单位/天。通过各种资料的统计分析，证实这项干细胞治疗2 型糖尿病 的技术在不依靠口服降糖药或胰岛素的前提下，大大提高了患者的胰 岛功能，明显改善了血糖控制，逆转了2型糖尿病的病情，给患者带来 前所未有的获益。临床安全性高，已经进行治疗的2 型糖尿病未出现 任何明显的治疗相关并发症。 10 I 型糖尿病的治疗型糖尿病的治疗 外源胰岛素治疗外源

7、胰岛素治疗 胰腺或胰岛移植胰腺或胰岛移植 干细胞治疗：干细胞治疗： 胚胎干细胞胚胎干细胞 诱导分化成诱导分化成 细胞细胞 细胞移植细胞移植 基因导入使其表达胰岛素基因导入使其表达胰岛素 细胞移植细胞移植 胰腺干细胞胰腺干细胞 诱导分化成诱导分化成 细胞细胞 细胞移植细胞移植 11 胰腺干细胞的标志胰腺干细胞的标志 1990年，年，Lendahl 等人发现神经干细胞中存在一种新的等人发现神经干细胞中存在一种新的 中间丝蛋白中间丝蛋白巢蛋白（巢蛋白（nestin），现在），现在 nestin已是公认的神已是公认的神 经干细胞标志之一。经干细胞标志之一。 2000年，年，Hunziker 和和 St

8、ein 发现胰腺导管和胰岛中也存发现胰腺导管和胰岛中也存 在在 nestin阳性细胞。阳性细胞。 2001年，年， Zulewski等人从胰腺中分离到等人从胰腺中分离到nestin阳性细胞，阳性细胞， 将其命名为将其命名为NIPs（ nestin-positive islet-derived progenitor cells ），并发现具有多向分化潜能），并发现具有多向分化潜能 ( multipotential )，在体，在体 外可自发形成类胰岛细胞团（外可自发形成类胰岛细胞团（ islet-like cell clusters , ICCs）. 因此，人们相信因此，人们相信nestin可能也

9、是胰腺干细胞的标志。但可能也是胰腺干细胞的标志。但 是，是，NIPs是否确实是胰腺干细胞，能否用于细胞治疗必须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。进一步证实。2001年起，我们为此做了一点实验。年起，我们为此做了一点实验。 12 人胎胰腺的人胎胰腺的 nestin nestin 阳性细胞的分布阳性细胞的分布 免疫组化技术显示免疫组化技术显示nestinnestin阳性细胞阳性细胞 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 实验步骤实验步骤: : 人胎胰腺人胎胰腺 nestinnestin阳性细胞的分离、体外

10、培养和阳性细胞的分离、体外培养和 生物学特性检测（目的是确认生物学特性检测（目的是确认 NIPsNIPs是胰腺干是胰腺干 细胞）；细胞）； 体外诱导分化体外诱导分化 NIPsNIPs形成能产生胰岛素的形成能产生胰岛素的 细胞；细胞； 类胰岛细胞团类胰岛细胞团 ( (ICCsICCs) )异种体内移植异种体内移植 糖尿病糖尿病 的干细胞治疗实验研究。的干细胞治疗实验研究。 14 糖尿病小鼠模型制作糖尿病小鼠模型制作 (腹腔注射链脲佐菌素腹腔注射链脲佐菌素 STZ ) 肾膜下移植肾膜下移植 ICCs 治疗糖尿病治疗糖尿病 NOD-Scid 小鼠小鼠 腹腔内注射腹腔内注射 streptozotoc

11、in 肾膜下移植含肾膜下移植含 类类细胞的细胞的ICCs 高血糖高血糖 注射注射 STZ前前注射注射STZ后后 移植移植ICCS后后 30 20 10 血糖水平血糖水平 (mmol/l) 注射后注射后3 3天小鼠出现天小鼠出现 稳定的高血糖症稳定的高血糖症 移植移植4 4天后小鼠天后小鼠 血糖明显下降血糖明显下降 insulin 糖尿病小鼠肾膜下移植糖尿病小鼠肾膜下移植 ICCs 后形态观察后形态观察 免疫组化方法检测含胰岛素细胞免疫组化方法检测含胰岛素细胞 左肾移植部位左肾移植部位 移植后移植后4040天，移植部位血管增生天，移植部位血管增生 免疫组化显示移植部位的胰岛免疫组化显示移植部位的

12、胰岛 素阳性细胞素阳性细胞 移植移植4040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。管、细胞团、血管等结构。 正常正常NOD-Scid小鼠肾膜下移植小鼠肾膜下移植 ICCs 移植部位的组织切片移植部位的组织切片H.E H.E 染色染色 移植移植 ICCs后血糖明显下降后血糖明显下降 (P0.05) 糖尿病小鼠肾膜下移植糖尿病小鼠肾膜下移植 ICCs 后血糖水平测量后血糖水平测量 STZ STZ 处理处理3 3天后所有天后所有NOD-Scid NOD-Scid 小鼠出现高血糖，移植小鼠出现高血糖，移植4

13、 4天后小鼠天后小鼠 血糖水平下降至接近正常并保持稳定至血糖水平下降至接近正常并保持稳定至4040天，未移植的小鼠保天，未移植的小鼠保 持高血糖。持高血糖。 18 讨讨 论论 1, 1, 糖尿病小鼠体内微环境对糖尿病小鼠体内微环境对ICCsICCs的定向诱导分化作用，可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。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，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病小鼠血糖水平，说明糖尿病小鼠体内特殊环境有利于ICCsICCs向向 细胞细胞

14、分化。分化。 （1 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，）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， 其中高浓度葡萄糖和胰高血糖素样肽其中高浓度葡萄糖和胰高血糖素样肽1 (GLP-1)1 (GLP-1)起主要作用。起主要作用。 （2 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）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。素及时进入血液循环。 19 讨讨 论论 2, 2, 干细胞治疗的安全性问题不容忽视。干细胞治疗的安全性问题不容忽视。 （1 1）干细胞诱导分化的不彻底性有待解决。）干细胞诱导分化的不彻底性有待解决。ICCsI

15、CCs在正常小鼠体内的在正常小鼠体内的 异常增殖，反映异常增殖，反映ICCsICCs中存在较多未分化细胞，如何控制诱导分化的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。棘手问题。 （2 2）干细胞移植会不会致癌仍是有待解决的问题。）干细胞移植会不会致癌仍是有待解决的问题。肿瘤干细胞肿瘤干细胞 (cancer stem cell) (cancer stem cell) 理论认为干细胞与癌细胞在增殖调节机制方面有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

16、径和调控因子，癌症可能起源于异常活化的干细胞。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。 ABCG2ABCG2是一种干细胞标志分子，同时又是多种癌细胞的抗药基因，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。可能是联系干细胞和癌细胞的分子基础之一。 20 讨讨 论论 3, 3, 胰腺干细胞治疗的免疫排斥问题没有完全解决。胰腺干细胞治疗的免疫排斥问题没有完全解决。 （1 1）异体移植的免疫排斥）异体移植的免疫排斥 （2 2）自身免疫反应）自身免疫反应 I 型糖尿病是一种自身免疫性疾病，自身型糖尿病是一种自身免疫性疾病，自身 细胞被细胞被 自己的自己的 T 细胞误认为细胞误认为 异已细胞而遭受免疫攻击。因此即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。遭遇自身免疫反应。 21 结论结论 从人胎胰分离的从人胎胰分离的 nestin nestin 阳性细胞表达阳性细胞表达 ABCG2ABCG2，具有干细胞特性，在体外能诱导分化成，具有干细胞特性，在体外能诱导分化成 有功能的有功能的细胞，移植至糖尿病小鼠体