在一项由威尔·康奈尔医学院(Weill Cornell Medicine)主导的临床前研究中,研究人员发现,将经过工程改造的人类血管形成细胞添加到胰岛移植中,能够显著提高胰岛的存活率,并成功逆转糖尿病。这一新方法仍需进一步开发和测试,但未来有望广泛应用于糖尿病的治愈性治疗。
胰岛是胰腺中分泌胰岛素和其他激素的细胞簇,它们被包裹在微小的特化血管中。在1型糖尿病中,胰岛素分泌细胞被自身免疫过程破坏,全球约有900万人受影响。尽管胰岛移植是治疗此类病例的有前景的方法,但目前唯一获得FDA批准的技术存在显著局限性。
1月29日发表在《Science Advances》杂志上的研究表明,研究人员开发的特殊血管形成细胞——“重编程血管内皮细胞”(R-VECs)能够为胰岛提供强大的支持,使其在移植到小鼠皮肤下后能够长期存活并逆转糖尿病。
“这项工作为皮下胰岛移植奠定了基础,使其成为一种相对安全且持久的1型糖尿病治疗选择。”文章第一作者、资深作者Shahin Rafii博士实验室的博士后研究员Ge Li博士表示。
Rafii博士是威尔·康奈尔医学院哈特曼治疗性器官再生研究所和安萨里干细胞研究所所长,再生医学系主任,以及遗传医学Arthur B. Belfer教授。
目前批准的胰岛移植方法是将胰岛注入肝脏的静脉中。这种侵入性手术需要长期使用免疫抑制药物以防止胰岛排斥,涉及相对不受控的胰岛分散,并且通常在几年内失效,部分原因是缺乏适当的支撑细胞。理想情况下,研究人员希望开发一种能够将胰岛植入更可控且易于接近的部位(如皮肤下)的方法,并使移植组织能够无限期存活。研究人员还希望最终通过使用源自患者自身细胞或被设计为对免疫系统隐形的胰岛和内皮细胞,绕过免疫排斥问题。
在新研究中,Li博士和Rafii博士及其同事展示了使用R-VECs作为关键支撑细胞实现长期皮下胰岛移植的可行性。“我们发现,植入免疫缺陷小鼠皮下组织的血管化人类胰岛能够迅速与宿主循环连接,提供即时的营养和氧气,从而增强脆弱胰岛的存活和功能。”Rafii博士说。事实上,R-VECs源自人类脐静脉细胞,在移植条件下相对耐用——与胰岛中脆弱的内皮细胞不同——并且被设计为高度适应性,能够支持周围任何特定组织类型。
“令人惊讶的是,我们发现R-VECs在与胰岛共移植时能够适应,为胰岛提供丰富的血管网络支持,并且甚至获得了天然胰岛内皮细胞的基因活性‘特征’。”哈特曼治疗性器官再生研究所计算生物学研究助理教授David Redmond博士说。
在移植了胰岛和R-VECs的糖尿病小鼠中,绝大多数在20周后恢复了正常体重,并显示出正常的血糖控制——这一时期对于这种糖尿病小鼠模型来说,表明胰岛移植几乎永久性成功。而仅接受胰岛移植但没有R-VECs的小鼠则表现不佳。
研究团队还表明,胰岛细胞和R-VEC的组合也可以在小型“微流控”设备中成功生长,这些设备可用于快速测试潜在的糖尿病药物。
“尽管如此,将这种技术转化为治疗1型糖尿病患者的手术植入仍需克服许多障碍,包括扩大血管化胰岛的数量,并设计避免免疫抑制的方法。”Li博士说。这项研究是实现这些目标的第一步,有望在未来几年内实现。