干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化

干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化第1页内容1.糖尿病分型、发病机制及治疗现实状况2.干细胞独特生物学特征及分类3.干细胞在糖尿病治疗领域应用4.存在问题及展望干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化第2页1型糖尿病发病机制遗传环境胰岛素缺乏1型糖尿病本身免疫性抗体产生

ß细胞破坏廖二元等.《内分泌学》,,1436-1438干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化第3页1型糖尿病特征干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化第4页遗传（

ß

细胞缺点）2型糖尿病发病机制环境原因（肥胖、生活方式等）2型糖尿病胰岛素抵抗胰岛素分泌不足胰岛素相对缺乏廖二元等.《内分泌学》,,1438-1446干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化第5页2型糖尿病特征多于成年尤其是45岁以上起病多数起病迟缓，隐匿血浆胰岛素相对性降低胰岛素敏感性降低可伴全身肥胖及体脂分布异常（腹型肥胖）。常有家族史，但遗传原因复杂。干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化第6页糖尿病自然病程环境原因病毒感染本身免疫遗传原因环境原因肥胖营养卫生体力活动糖尿病起病

高血糖及相关临床表现

并发症及相关表现视网膜病变肾病变动脉粥样硬化神经病变失明肾功效衰竭心肌梗死卒中截肢（死亡）致残刘新民主编.实用内分泌学（第3版）.人民军医出版社.P1221，图31-11型糖尿病2型糖尿病（晚期）糖尿病前期

糖尿病期

糖尿病并发症期

糖尿病致死或致残期干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化第7页1.皮下注射胰岛素1型及个别2型

疗效果不理想，难以阻止并发症发生及发展2.植入胰岛β细胞或其替换物已丧失胰岛细胞功效*供体细胞起源不足*免疫排斥反应（移植后患者终生服用免疫抑制剂，体内功效性胰岛细胞可能受到胰岛本身免疫反应攻击，伴促炎性细胞因子出现、胰岛β细胞凋亡率增加）

*移植后患者五年内病情缓解率小于10%

3.干细胞胰岛β细胞替换物含有极强自我更新能力和多向分化潜能细胞治疗现实状况干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化第8页干细胞—生物医学第二次革命《Science》、《Time》于1999年、年、年，年屡次将干细胞技术评为世界十大科学成就之一。干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化第9页胚胎干细胞iPS干细胞成体干细胞ISSCR关于干细胞定义自我复制多向分化干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化第10页2、替换和修复死亡或损伤细胞1、干细胞经过血液循环植入，或直接植入受损组织3、激发本身体内干细胞来修复干细胞治疗ISSCR关于干细胞技术定义干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化第11页成体干细胞骨髓来源前体祖细胞间充质干细胞造血干细胞内皮祖细胞脂肪来源间充质干细胞其它来源心肌干细胞神经干细胞脐血造血干细胞脐带间充质干细胞外周血干细胞……胚胎干细胞干细胞种类iPS干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化第12页

(1)胚胎干细胞干细胞依据起源分类(2)成体干细胞含有全能性，能分化为体内全部组织和器官，如血液细胞、神经细胞、心肌细胞等分化潜能较弱，通常认为新生干细胞一旦被确定为某种细胞类型，就会受到一些特定编码序列调控，只能分化成特定组织细胞。包含胰腺干细胞、造血干细胞和其它种子细胞。干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化第13页干细胞功效性分类骨髓间充质细胞神经细胞肌肉脂肪细胞上皮细胞骨髓间充质干细胞心肌细胞1、全能干细胞2、万能干细胞3、多功效干细胞4、单功效干细胞干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化第14页干细胞移植生物学特征（1）趋化性（2）归巢性（3）迁移性（4）分化性（5）远合性（6）抗原性干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化第15页干细胞移植治疗疾病原理1、替换和修复死亡和受损伤细胞2、激活休眠和处于抑制状态细胞3、旁分泌作用（分泌神经营养因子、抗凋亡因子等）4、免疫调控机制5、促进细胞间电能力、电传导恢复（如间充质干细胞分泌连接蛋白帮助细胞间连接、促进离子通道开放等）干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化第16页*起源充分*低毒性(或无毒性)*一次给药，长久有效*本身干细胞移植还可防止产生免疫排斥反应和相关伦理学争论等。最好免疫治疗和基因治疗栽体，是各类疾病细胞治疗和基因治疗首选靶细胞干细胞技术优势干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化第17页成体干细胞治疗糖尿病

研究概述含有亚全能分化潜能，在特定体内外环境下，能够诱导分化成为各种组织细胞。间充质干细胞MSC含有巨大体外扩增潜能，易于分离培养，获取方便；在适当体外微环境诱导下，含有多向分化潜能。一定数量MSC经过血管路径迁移到胰腺组织中，并在胰腺组织特定微环境诱导下分化增殖为胰岛样细胞，替换损伤胰岛β细胞分泌胰岛素；同时MSC还含有强大细胞因子分泌和免疫调整功效，使损伤或个别损伤胰岛细胞修复。

干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化第18页胰腺干细胞

含有很强自我更新能力和分化潜能，能诱导分化为含有α、β和δ胰岛细胞,将其移入糖尿病模型鼠后,能够逆转糖尿病病情，从而为治疗Ⅰ型糖尿病提供了新胰岛资源。Weir等分离人胰管细胞培养，成功分离出了胰腺干细胞，并将其分化为既含胰管细胞又含胰岛细胞细胞群，后者能分泌胰岛素，其分泌量伴随浓度增高而增多，用免疫组化等方法证实了这些细胞群含有胰岛全部细胞类型。美国科学家从还未发病糖尿病小鼠胰岛管中分离出胰岛干细胞，并在体外诱导分化成能产生胰岛素细胞。移植试验表明，接收移植糖尿病鼠血糖浓度控制良好，而对照组小鼠则死于糖尿病。这为干细胞治疗糖尿病奠定了试验基础。干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化第19页Shah等将胰岛素原基因经过腺病毒转染造血干细胞,并将这些干细胞静脉注射到糖尿病大鼠中,使其血糖水平恢复正常，并在多脏器组织中有前胰岛素原基因表示，说明注射前胰岛素原基因转染造血干细胞能够短期使糖尿病病情好转。

Kang等将转基因小鼠骨髓移植入糖尿病鼠体内，经过骨髓扩增，有效阻止了糖尿病复发，并从同种基因供体鼠起源胰岛和造血细胞注入糖尿病鼠，二分之一糖尿病鼠好转，所以同种骨髓移植能够治疗本身糖尿病,而这些骨髓产生细胞能够分化为胰岛功效细胞。造血干细胞干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化第20页其它种子细胞Blyszczuk等证实神经干细胞和骨髓干细胞经过化学诱导和转基因方法形成份泌胰岛素β细胞。Burns等从胎鼠脑中分离神经干细胞，体外扩增并诱导分化表示前胰岛素原mRNA,显示了经典胰腺β细胞功效应答及新陈代谢中葡萄糖依赖性增加，说明神经干细胞有分化成β细胞来治疗糖尿病潜能。Chen也证实骨髓基质干细胞诱导分化胰岛样功效细胞能够作为一个新干细胞治疗方法在临床上治疗糖尿病。Lu等将人胰岛素基因经过逆转录病毒转染人骨髓间充质干细胞，结果显示这些体外培养细胞能够稳定分泌胰岛素，而且连续3周以上。干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化第21页干细胞在1型糖尿病中应用干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化第22页理想β细胞替换物必需含有以下特点:

1.表示葡萄糖激酶和葡萄糖转运子2;2.低表示高亲和力己糖激酶；

3.表示激素原转换酶PC2、PC3,能将胰岛素原有效地加工成胰岛素;4.能将胰岛素释放入细胞外分泌系统；总而言之,由干细胞诱导分化β细胞是糖尿病细胞治疗最正确种子细胞。干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化第23页当前我国外研究现实状况

干细胞独特生物学特征、极强自我更新能力及多向分化潜能无疑是取得大量胰岛β细胞最正确种子细胞。可极大地处理胰岛细胞起源不足问题。近几年，胰岛细胞移植治疗糖尿病，使一些人能脱离胰岛素治疗，血糖控制时间达1年以上。遗憾是，胰岛细胞移植仍面临两大难题：供者起源不足、严重免疫排斥反应等。干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化第24页干细胞治疗糖尿病优势一

干细胞是基因治疗最理想靶细胞。对于糖尿病患者来说，仅输入足够数量胰岛细胞并不能到达治疗效果。起源于自体干细胞胰岛细胞在植入1型糖尿病患者体内后，仍会受到免疫攻击，而假如采取同种异体细胞进行移植也一样会遭受免疫排斥反应。对干细胞进行基因修饰,可防止免疫排斥反应攻击。干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化第25页干细胞治疗糖尿病优势二

干细胞另一优势在于其分化胰岛细胞能够发挥对血糖生理性调整作用。经过对非β细胞(如肝细胞、垂体细胞、成纤维细胞等)进行基因修饰，即使能够使它们分泌胰岛素,但这些细胞并不能准确模拟β细胞发挥生理性调整作用。

干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化第26页机理探讨一干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化第27页机理探讨二干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化第28页机理探讨三干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化第29页用于临床干细胞起源自体外周血自体骨髓胎儿从属物（脐血、脐带、羊膜等）干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化第30页①自体骨髓干细胞移植在无菌条件下抽取糖尿病患者本身骨髓血混合液，经过分离、纯化等过程，将骨髓干细胞定向培养、分化成能够产生胰岛素细胞，制成含有足够数量干细胞细胞悬液，再注入患者体内。

②自体外周血干细胞移植给予糖尿病患者粒细胞集落刺激因子（G-CSF）注射治疗四五天，以动员细胞产生了某种改变，经过诱发使骨髓干细胞进入外周血，使其在外周血中到达一定数量后，再应用血细胞分离机分离出所需干细胞进行移植。③脐带间充质干细胞移植干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化第31页④脐带间充质干细胞Wharton’s胶*在细胞增殖方面优于骨髓干细胞移植，能形成更大胰岛细胞团块*在表示胰岛特异性标致C肽方面较分化后骨髓干细胞移植高72%*脐带组织抗原性较弱，不易被受体免疫系统所识别

干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化第32页适应证①1型或个别2型糖尿病患者。②年纪18~65岁。③糖尿病病程3年以内。④应用胰岛素治疗血糖控制尚可者。⑤依从性好。干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化第33页干细胞治疗糖尿病疗效判断标准①不需要胰岛素维持健康状态。②胰岛素用量降低③低血糖发生概率降低。干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化第34页疗效评价主要指标观察移植前后胰岛素注射剂量、ＦＰＧ、2ｈＰＧ、ＨｂＡ1ｃ、ＦＣＰ、2ｈＣＰ、胰岛本身抗体(ＧＡＤＡｂ、ＩＡＡ、ＩＡ2Ａｂ、ＩＣＡ)等改变。干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化第35页国外干细胞研究现实状况

*巴西圣保罗大学治疗15例1型糖尿病患者，结果14例停用胰岛素，即使其中2例在1年后恢复胰岛素治疗，但胰岛素用量仍显著降低。但这也是当前已知、全球最大、随访时间最长关于干细胞治疗糖尿病研究数据。

*年4月14日美国医学会杂志（JAMA）发表了一项巴西最新研究结果，新诊疗1型糖尿病患者（23例）接收平均29.8周造血干细胞移植（HSCT）治疗后，C肽水平显著升高，大多数患者成功摆脱了对胰岛素依赖

干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化第36页结果-年共进行120例糖尿病患者临床研究，移植前与移植后皮下胰岛素(诺和灵Ｒ、诺和灵Ｎ)注射总量平均为56Ｕ,85%患者于移植后第14日开始减量,移植后第30天胰岛素30Ｕ。18例病人停用胰岛素，时间超出24个月。干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化第37页不良反应治疗过程中环磷酰胺处理阶段,患者出现恶心、呕吐等症状,预处理后第5日症状消失。干细胞回输过程未出现发烧。干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化第38页南京鼓楼医院患者男,21岁,因“口干、多饮、多尿伴消瘦周,神志不清3小时”于年6月18日入院。诊疗1型糖尿病我国第一例沈山梅李莉蓉周士海冯文焕许景艳欧阳建朱大龙.自体造血干细胞移植治疗1型糖尿病———附一例汇报.中国糖尿病杂志年第16卷第9期

干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化第39页治疗基础过程(1)干细胞动员:ＣＹ化疗外加粒细胞集落刺激因子(ＧＣＳＦ);(2)干细胞采集:采集足量干细胞,确保ＣＤ34+细胞总量>2×106/ｋｇ;(3)干细胞冻存:加入细胞冻存液后进行深低温冻存(-80℃);(4)干细胞预处理方案:选取ＣＹ+ＡＴＧ;(5)干细胞回输:经静脉回输入体内;(6)支持治疗:预处理1周后予ＧＣＳＦ帮助造血重建。干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化第40页结果移植前与移植后皮下胰岛素(诺和灵Ｒ、诺和灵Ｎ)注射总量均为38Ｕ,于移植后第14日开始减量,移植后第27日停顿注射胰岛素。胰岛素停用时间已超出15个月。干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化第41页随访血糖控制良好(ＦＰＧ42～57ｍｍｏｌ/Ｌ,2ｈＰＧ71～88ｍｍｏｌ/Ｌ);移植后1、5、8、13个月ＨｂＡ1ｃ分别为41%、69%、56%、54%,ＣＰ水平均较移植前显著增加(表1)。移植后第5个月复查ＩＡＡ、ＩＣＡ、ＧＡＤＡｂ及ＩＡ2Ａｂ,ＩＡ2Ａｂ仍为阳性,其余为阴性。干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化第42页治疗后病情进展治疗过程中及治疗后体重稳定,于干细胞预处理阶段,患者出现恶心、呕吐、脱发等症状,预处理后第5日症状消失。于干细胞回输后第8日出现发烧(体温388～393℃),5天后体温降至正常。未发生严重骨髓抑制、出血性膀胱炎、间质性肺炎等。移植后第15日,正常造血功效重建。患者体力已恢复正常。干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化第43页第三军医大学在西南地域首家采取自体骨髓干细胞胰腺定向移植治疗糖尿病,该患者为接收该方法治疗第1例。

隆敏,郑宏庭,童强,严俊,段炼,杨阎峙,徐梓辉。自体骨髓干细胞胰腺定向移植治疗糖尿病1例.第三军医大学学报，;32（6）：524.干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化第44页干细胞治疗方法移植前3d预先皮下注射集落刺激因子动员骨髓。手术当日采取患者400ml骨髓,并马上在层流试验室行骨髓单个核细胞分离,患者入介入手术室,寻找到供给胰腺胰背动脉后,将骨髓干细胞迟缓均匀注射入胰背动脉。

干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化第45页结果1术后随访发觉在空腹血糖<6mmol/L、餐后血糖<8mmol/L情况下,术后1月胰岛素泵基础量降低至16U,三餐前各3U,日胰岛素总量降低了39.02%,术后3个月基础量降低至11U,三餐前各2U,日胰岛素总量降低了58.54%,其术后3个月内胰岛素剂量大幅度降低了58.54%,有望完全停用胰岛素干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化第46页结果2复查GHbA1c为7.7%。复查馒头餐试验,血糖分别为7.9、7.61、9.65、17.20、16.13mmol/L;胰岛素分别为2.9、2.22、3.35、10.83、9.52μU/ml;C肽分别为1.73、1.60、1.84、3.51、4.2ng/ml。干细胞治疗糖尿病国家人类基因组转化第47页解放军第455医院景华