Manu Venkat, Alexander Wolf和Hannah Deming著
什么是干细胞，它们如何治疗糖尿病?来自哈佛的令人兴奋的项目仍处于早期阶段，更多的研究正在更新
简短的总结:哈佛干细胞研究所的研究人员已经发现了一种从干细胞中产生大量人类胰岛素细胞的方法(还有待证实!)。如果进一步发展，这种细胞来源可能会加速糖尿病药物的开发，并导致改变1型和2型糖尿病的疗法。然而，基于这一技术的疗法获得批准并进入市场还需要一段时间。了解更多关于这项研究的潜力和局限性，以及其他研究可用于糖尿病治疗的胰岛素生产细胞的小组。
哈佛大学的一个研究小组将干细胞和1型糖尿病带入聚光灯下
还记得干细胞吗?早在21世纪初，当科学家们发现干细胞具有发育成许多不同类型细胞的独特能力(例如，从骨髓中提取的干细胞有可能转化为心脏细胞)时，它们就占据了报纸头条。这意味着人类干细胞有可能产生细胞和组织来替代受损的细胞和组织并治疗疾病。不幸的是，干细胞治疗的潜力并没有像21世纪初大肆宣传的那样迅速实现。现在，由于哈佛干细胞研究所(Harvard Stem Cell Institute)的一项新研究，它们成为了治疗糖尿病的主要讨论焦点。
本月早些时候，一个由道格拉斯·梅尔顿博士领导的哈佛科学家团队得到了JDRF、赫尔姆斯利慈善信托基金、美国国立卫生研究院等机构的支持，在杂志上发表一篇论文细胞他概述了一项突破性的新程序，将人类胚胎干细胞和人类诱导多能干细胞转化为功能性人类β细胞(胰腺中产生胰岛素的细胞)。梅尔顿博士实验室制造的β细胞可以适当调节小鼠体内的葡萄糖水平，就像没有1型糖尿病的人体内发现的β细胞一样。人们希望这些细胞最终能够被移植到真正的人类患者身上。从理论上讲，植入这些细胞可以让患者在很长一段时间内，甚至可能永远不需要注射胰岛素。
梅尔顿博士小组的论文发表后，一些主流媒体的头条新闻大肆宣扬，糖尿病的治愈方法可能近在眼前．但事实并非如此——它甚至还没有在人体上进行测试，而这一里程碑可能至少还需要几年的时间。杰出的糖尿病临床医生和研究人员杰·斯凯勒博士指出希望对于新的以细胞为基础的治疗1型糖尿病的方法一定不能被允许变成炒作(一些病人说，他们从20世纪70年代起就一直听到“五年之内就能治愈!”希望这样的信息越来越少)。尽管如此，哈佛的工作还是令人兴奋的——尽管还处于初级阶段——在本文中，我们希望解释我们可以合理预期的未来。
是什么让哈佛的这则新闻令人兴奋?
有两个主要因素使梅尔顿博士生产细胞的方法特别引人注目:数量和质量。梅尔顿博士的方法可以在试管中产生大量的β细胞。过去，从死者身上移植人类胰岛(在胰腺中发现β细胞的结构)对1型糖尿病患者有非常积极的效果，一些移植患者已经好几年没有服用胰岛素了。然而，没有足够的胰岛可用。一个更丰富的细胞来源，比如Melton博士的手术中的细胞，可以帮助更广泛的患者更容易接受细胞移植。
当然，如果细胞不能正常工作，那么产生大量的细胞就没有意义了。幸运的是，通过对细胞培养和动物模型的广泛研究(但值得注意的是不梅尔顿博士的研究小组表明，他们的干细胞衍生的β细胞以一种精确且反复对葡萄糖作出反应的方式产生胰岛素(例如，β细胞在葡萄糖高时产生更多胰岛素，在葡萄糖低时产生更少胰岛素)。在被植入1型糖尿病的啮齿动物模型仅仅两周后，这些细胞改善了血糖控制，并有效地“治愈”了啮齿动物(我们注意到，尽管这不是第一次治愈1型糖尿病的啮齿动物)。虽然梅尔顿博士的团队及其支持者目前专注于1型糖尿病，但细胞移植也可以帮助使用胰岛素的2型糖尿病患者。
糖尿病的其他干细胞疗法还在研究中吗?
除了梅尔顿博士的团队之外，ViaCyte公司也在致力于移植一种来自人类胚胎干细胞的不同细胞来源，以治疗1型糖尿病。与梅尔顿博士的工作不同，ViaCyte的产品是由不成熟的胰腺“祖细胞”(你可以把它们看作“启动细胞”)制成的，这些细胞一旦进入体内，就会成长为更成熟的胰岛素生产细胞。这些祖细胞可能比成熟的β细胞植入物有一些优势:1)他们可以生存缺氧(缺乏氧气供应)植入后,β细胞不能做,2)他们可以“成长”为多个胰岛细胞类型除了β细胞(β细胞并不是唯一影响1型糖尿病,所以为多种细胞类型创建干细胞移植可能是有益的)。另一家公司叫BetaLogics最近宣布在与英属哥伦比亚大学的蒂莫西·基弗博士的合作中开发了一个程序以可扩展的方式从人类胚胎干细胞中生成成熟的功能性人类β样细胞。与ViaCyte的细胞不同，这些细胞在实验室中成熟，在植入时已经“长大”了。虽然不完全等同于成熟的β细胞，但这些由BetaLogics程序产生的“β样”细胞表现出葡萄糖反应性胰岛素分泌。在老鼠身上，植入这些细胞大约六周后就逆转了糖尿病。相比之下，ViaCyte使用的胰腺祖细胞需要三到四个月才能产生类似的反应，因为它们在体内需要时间才能变成功能性细胞。
干细胞移植和免疫系统
干细胞移植治疗1型和2型糖尿病的最大障碍之一是保护移植的细胞免受免疫系统的攻击。当细胞被移植到体内时，免疫系统将它们识别为外来细胞，并像感染一样攻击它们。在1型糖尿病患者中，这些植入的细胞也可能容易受到自身免疫攻击的攻击，而正是自身免疫攻击导致了这种疾病，尽管这种反应可能没有那么严重。由于有胰岛和胰腺移植的经验，研究人员已经知道，如果免疫系统没有受到额外药物治疗的抑制，免疫系统很容易破坏这些移植。不幸的是，长期使用这些药物会带来副作用，包括增加感染和某些癌症的风险。
ViaCyte和BetaLogics正在通过对自己的细胞移植使用“封装”设备来解决这个问题，这些设备本质上作为外壳，在细胞和免疫系统之间提供屏障。然而，这些外壳仍然允许葡萄糖和胰岛素进出。ViaCyte的VC-01疗法(大约信用卡大小，放在皮肤下)是现在开始测试在人类身上。梅尔顿博士的团队还没有自己的植入装置，尽管他们正在与其他小组合作(包括麻省理工的丹·安德森博士)以推动这些努力。
平衡希望和炒作
值得注意的是，现在预测Melton博士的研究或ViaCyte或BetaLogics所做的工作是否会成为获得批准的人类临床治疗还为时过早。安全性和有效性的研究需要数年的时间来进行，而且并不能保证这些细胞会在人类身上产生与在小鼠身上看到的相同的结果。即使他们这样做了，整个过程也可能需要长达10年或更长时间才能真正应用到患者身上。ViaCyte是在监管过程中走得最远的公司——它是迄今为止唯一一家获得监管部门批准开始人体临床试验的公司。过去，ViaCyte曾表示，其治疗方法可能会在2019年或2020年获得FDA批准。
尽管如此，我们还是有理由对哈佛大学、ViaCyte和BetaLogics所做的工作感到兴奋。虽然这些还不应该被认为是治愈，但早期的突破确实为我们都在等待的更大的临床里程碑铺平了道路。我们希望，即使Melton博士、ViaCyte或BetaLogics的项目本身没有获得监管部门的批准，他们的工作也将为以后的努力奠定基础，使之能够走得更远。利用干细胞的力量来治疗甚至治愈糖尿病将是科学上的一个奇迹，我们向所有每天都在努力这样做的研究人员、基金会和公司致敬。
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