中科西部研究院:我们如何使用干细胞来了解糖尿病?

2021-06-30 01:25:56 121

根据国际糖尿病联合会的数据,全球有近4亿人患有糖尿病,到2035年,这一数字将直逼6亿。对于许多人来说,糖尿病可以通过饮食、运动以、胰岛素或其他药物来控制。但是,糖尿病引起的并发症可能很严重,包括肾功能衰竭、神经损伤、视力下降、心脏病和许多其他健康问题。

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人体的血糖量一直在平衡可利用的水平--水平太高或太低都可能对人体有害。糖尿病人的血糖升高是由于胰腺不能产生足够的胰岛素(1型糖尿病),或者是因为体内的细胞对释放的胰岛素没有反应(2型糖尿病)。

1型糖尿病

以前称为青少年糖尿病。 在1型糖尿病中,人体的免疫系统攻击胰腺的β细胞。当β细胞丢失时,就没有足够的胰岛素来控制葡萄糖水平。血液中高糖水平可能会损害肾脏、眼睛、神经系统和其他器官。所有年龄段的人都可能被诊断为1型糖尿病。

2型糖尿病

以前称为成人发病型糖尿病。在2型糖尿病中,体内细胞对胰岛素具有抵抗力。他们对β细胞释放的胰岛素反应不佳。β细胞产生更多的胰岛素向其他细胞发出信号,但终无法补偿。与1型糖尿病一样,2型糖尿病患者的高血糖水平可能对身体造成严重损害。2型糖尿病的发生率普遍在45岁以上人群,近年来有发病年轻化倾向。遗传背景、肥胖和缺乏运动等原因是诱发2型糖尿病的常见危险因素。

我们如何使用干细胞来了解糖尿病?

干细胞研究可以帮助我们探索糖如何在体内被加工,并回答有关糖尿病根源的一些重要问题。实验室研究有助于我们更好地了解疾病的进展,潜在的遗传原因以及患者之间的相似和差异。研究人员尝试用这个信息来尽早诊断出患者自身的病理,预防疾病并更有效地疾病。

在1型糖尿病中,为什么免疫系统会开始攻击β细胞,而不是胰腺或其他器官或组织中的其他细胞呢?

在2型糖尿病中,又是什么导致了细胞对胰岛素的抵抗力?

近,胚胎干细胞(ESC)和诱导多能干细胞(iPS)在生成β细胞方面的研究取得了巨大进展。iPS衍生的β细胞也可以用于β细胞替代,如果它们可以成功移植到患者体内,则可以提供糖尿病的治愈方法。由于iPS细胞可以由单个患者制成,因此产生的β细胞将避免移植排斥,但1型糖尿病患者产生的β细胞仍将面临自身免疫攻击。

干细胞糖尿病的潜力是什么?

研究人员需要数年的时间去开发和测试真正对糖尿病有效的干细胞方法。这其中有两个主要挑战的是:1是找到足够数量的胰岛素生产细胞;2是保护这些细胞免受免疫系统的攻击。在解决β细胞供应问题方面研究人员取得了令人瞩目的进展,因为现在有可能从人体胚胎干细胞和诱导多能干细胞中生成胰岛素产生细胞。



研究人员正在寻找恢复糖尿病患者体内功能性β细胞数量的方法,寻求如何替换丢失的β细胞和保护β细胞免受进一步损害

  • 由胚胎干细胞或iPS细胞制造β细胞。胚胎干细胞和诱导多能干细胞可以在实验室中大量生长,并有可能被诱导成为体内任何类型的细胞,包括葡萄糖传感、产生胰岛素的β细胞。这些技术的飞跃,使得我们大量生产新的细胞替代β细胞变得非常有希望。

  • 刺激β细胞自我复制。β细胞可以在胰腺中做到这一点,但通常非常缓慢,并且随着年龄的增长越来越少。研究人员正在寻找可以增强自我更新能力的药物,作为2型或1型早期糖尿病患者的可能方法。

  • 保护β细胞免受免疫攻击。免疫学家和生物工程师正在研究一系列保护移植细胞免受免疫攻击的策略。一种方法是利用细胞工程使细胞更能抵抗这种攻击,另一种方法是将细胞封装在半透膜中以保护其免受免疫系统细胞的侵害。这种胶囊是多孔的,可以让葡萄糖和胰岛素等小分子通过,同时保护β细胞免受免疫系统细胞的侵害。

这些方法的关键是让β细胞进入体内一个可以发挥作用的地方,并从一开始就保护它们免受损害。这包括移植到替换细胞不太可能受到免疫系统攻击的身体部位,或将细胞放入保护性胶囊中。这样的胶囊是多孔的,并且将允许诸如葡萄糖和胰岛素的小分子通过,同时保护β细胞免受免疫系统细胞的侵害。

对于1型糖尿病,采取了许多实验方法来抑制免疫系统对β细胞的攻击。其中大多数仍在实验室中进行探索。目前正在进行一些临床试验,以测试血液干细胞或骨髓中的间充质干细胞是否会改变或重新设定免疫系统,从而使其不再攻击β细胞。然而,这些细胞如何发挥作用的机制尚不清楚,还需要进一步研究来确定这些方法是否安全有效。

干细胞糖尿病的临床状况如何?

目前采取了许多实验方法来抑制免疫系统对β细胞的攻击,正在开发的新的基于细胞的疗法必须在符合法规的临床试验中进行测试。

值得期待的是,干细胞衍生的细胞成功用于β细胞替代疗法,从而从根本上治愈1型糖尿病。胚胎干细胞和诱导多能干细胞产生的胰岛素的细胞可以逆转实验动物的糖尿病。许多公司和学术研究中心正在对这个问题进行大量的研究。成功临床应用的时间表尚不确定,但朝着这一目标的进展仍然令人兴奋。