概述：根據國際糖尿病聯合會的數據，全世界有近4億人患有糖尿病，預計到2035年這一數字將躍升至近6億。對于許多人來說，糖尿病可以通過飲食、鍛煉以及通常使用胰島素或其他藥物來控制。然而，糖尿病的并發癥可能很嚴重，包括腎衰竭、神經損傷、視力喪失、心臟病和許多其他健康問題。
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什么是糖尿病？
在最基本的情況下，糖尿病是一種身體無法調節或正確使用血液中糖分（稱為 葡萄糖）的病癥。胰腺在控制這些水平方面起著關鍵作用。胰腺內有數十萬個細胞簇，稱為朗格漢斯島，其中包含多種調節血糖的激素生成細胞（見圖1）。最重要的是，這些細胞包括β細胞，它會產生一種稱為胰島素的激素，當血糖水平達到某個閾值時，胰島素就會釋放到血液中，向體內其他細胞發出信號，讓它們吸收糖分，而糖分是人體細胞的主要能量來源。
人體不斷地平衡可用的血糖量——太高或太低的水平都可能有害。在糖尿病中，血糖升高要么是因為胰腺不能產生足夠的胰島素（1型糖尿病），要么是因為體內細胞無法對釋放的胰島素作出反應（2型糖尿病）。
- 1型，以前稱為青少年糖尿病。在1型糖尿病中，身體的免疫系統會攻擊胰腺中的β細胞。當β細胞丟失時，沒有足夠的胰島素來適當控制葡萄糖水平。血液中的高糖水平會對腎臟、眼睛、神經系統和其他器官造成損害。所有體型的人在任何年齡都可能被診斷出患有1型糖尿病。
- 2型糖尿病，以前稱為成人發病型糖尿病。在2型糖尿病中，體內細胞對胰島素產生抵抗力。它們對β 細胞釋放的胰島素反應不佳。β細胞產生更多的胰島素來向其他細胞發出信號，但最終無法補償。與1型糖尿病一樣，2型糖尿病患者的高血糖水平會對身體造成嚴重損害。2型糖尿病的發病率在45歲以上的人群中增加，但2型糖尿病在年輕人中的診斷率越來越高。遺傳背景、肥胖和缺乏運動是易患2型糖尿病的常見危險因素。
如何治療糖尿病？
給1型糖尿病患者注射胰島素以幫助他們控制血糖水平。然而，這些患者常常難以最佳地平衡血糖，他們需要每天多次監測血糖。新技術，如多種類型的胰島素泵，極大地改善了一些人的治療，使個體化劑量或穩定的胰島素流成為可能，但它們無法精確模仿健康人體對胰島素產生的持續、復雜的監測和調整由正常的β細胞提供。
2型糖尿病有時可以通過飲食和鍛煉來控制。然而，許多2型糖尿病患者最終不得不注射胰島素來控制血糖水平和/或使用其他藥物來應對疾病并發癥
通過改進胰島素給藥和葡萄糖監測，在減少糖尿病相關并發癥造成的死亡人數方面取得了很大進展，但理想的治療方法是替換缺失的產生胰島素的胰腺β細胞。
自1999年以來，已有數百名1型糖尿病患者接受了胰島移植。其中許多人已經能夠停止服用胰島素至少幾個月或幾年。然而，大多數患者必須在手術后四年內再次開始服用胰島素。由于胰島供應不足、需要免疫抑制以及費用高昂，因此進行的移植手術相對較少。
移植通常對2型糖尿病患者效果較差，因為由于胰島素抵抗，他們需要更多的胰島。
我們如何使用干細胞來了解糖尿病？
干細胞正被用于正在進行的研究，以幫助我們探索我們的身體處理糖分的復雜方式，并回答有關干細胞治療糖尿病根本原因的重要問題，例如：
最近，在從胚胎干細胞(ESC) 和誘導多能干細胞 (iPS)生成β細胞方面取得了很大進展。實驗室研究幫助我們更好地了解疾病進展、潛在的遺傳原因以及患者之間的異同。研究人員正在使用這些信息來嘗試更早地診斷人們、預防疾病進展并更有效地治療糖尿病。
iPS衍生的β細胞也可用于β細胞替代療法，如果能夠成功移植到患者體內，則可能成為一種治愈方法。由于 iPS細胞可以由個體患者制成，由此產生的β細胞將避免移植排斥，但患有1型糖尿病的受體仍將面臨對其β細胞的自身免疫攻擊。
干細胞如何治療糖尿病？
開發和測試一種真正有效的基于干細胞的糖尿病治療方法將需要數年時間。兩個主要挑戰是找到充足的胰島素生成細胞供應并保護這些細胞免受免疫系統的攻擊。在解決β細胞供應問題方面取得了令人矚目的進展，因為現在可以從人類胚胎干細胞和iPS細胞中產生胰島素生成細胞。
研究人員正在尋找恢復糖尿病患者體內功能性β細胞數量的方法，以尋求替代丟失的β細胞和保護β細胞免受進一步損傷。正在使用幾種不同的方法，包括：
- 從胚胎干細胞或iPS細胞制造β細胞：胚胎干細胞和iPS細胞可以在實驗室中大量培養，并有可能被誘導成為體內的任何細胞類型，包括葡萄糖感應、產生胰島素的β細胞。這些技術最近的飛躍使其成為產生大量替代β細胞的非常有前途的途徑。
- 刺激β細胞復制更多的自身：β細胞可以在胰腺中做到這一點，但通常非常緩慢，而且隨著年齡的增長越來越少。研究人員正在尋找可能增強這種自我更新的藥物，作為2型或早期1型糖尿病患者的一種可能治療方法。
- 保護β細胞免受免疫攻擊：免疫學家和生物工程師正在研究一系列策略來保護移植細胞免受免疫攻擊。一種方法是使用細胞工程使細胞更能抵抗這種攻擊，另一種方法是將細胞封裝在半透膜內以保護它們免受免疫系統細胞的侵害。這種膠囊是多孔的，可以讓葡萄糖和胰島素等小分子通過，同時保護 β細胞免受免疫系統細胞的侵害。
這些方法的關鍵是讓β細胞進入體內它們可以工作的位置，并保護它們免受最初損害它們的因素的影響。這包括移植到替換細胞不太可能受到免疫系統攻擊的身體部位，或將細胞放入保護性膠囊中。這種膠囊是多孔的，可以讓葡萄糖和胰島素等小分子通過，同時保護β細胞免受免疫系統細胞的侵害。
對于1型糖尿病，正在采取多種實驗方法來抑制免疫系統對β細胞的攻擊。其中大部分仍在實驗室中探索。目前正在進行一些臨床試驗，以測試血液干細胞或骨髓間充質干細胞是否會改變或重新設置免疫系統，使其不再攻擊β細胞。然而，這些細胞如何使用的潛在機制尚不清楚，需要進一步研究以確定這些方法中的任何一種是否安全有效。
干細胞治療糖尿病的臨床現狀如何？
截止2022年11，在美國國立衛生研究院的最大臨床試驗注冊庫clinicaltrials.gov網站上注冊的有關干細胞治療糖尿病的臨床研究項目有140項。
北京武警總醫院干細胞移植科安沂華主任等人在Stem Cell Res Ther期刊上發表了一項非安慰劑對照的前瞻性1/2期研究的結果。
該研究納入了22例II型糖尿病患者，患者經外周靜脈首次接受臍帶華通氏膠間充質干細胞移植后5天，經脾動脈再次接受間充質干細胞移植，隨訪12個月。
接受間充質干細胞移植后，患者的胰島素需求量顯著降低。其中，41%的患者在間充質干細胞移植2 – 6個月后停用胰島素，并在9.3±3.8個月內未再次使用胰島素。此外，還有1例患者停用口服降糖藥。
22例患者中3例出現輕度和中度發熱，通常發生在術后第一天，1例患者在動脈介入術后第1天出現注射部位皮下血腫，1例患者出現惡心、嘔吐和頭痛，所有不良事件均可自行消退。
此外，解放軍總醫院內分泌科母義明教授、生物治療中心韓衛東教授等人也在Stem Cell Res Ther期刊上發表了一項單中心、隨機、雙盲、安慰劑對照試驗的結果，考察了臍帶間充質干細胞治療2型糖尿病的有效性和安全性。
最終的結果顯示，13.5%的患者接受臍帶間充質干細胞移植8-24周后不再使用胰島素，并在37.2±15.2周內未再次使用胰島素，而安慰劑組無患者停用胰島素。
臍帶MSC組共2例患者發生了2例次不良事件，分別為腦梗塞、股骨頸骨折，均因不良事件退出研究。在獨立裁決委員會討論后，認為這些事件均與臍帶MSC治療無關。
中國科學家研究團隊合作，初步驗證了人IPS來源的胰島移植治療方案的安全性
糖尿病的病因，簡而言之就是在多種因素作用下病人胰島β細胞出現罷工或怠工，導致胰島素分泌減少或作用減弱。因此，恢復胰島β細胞功能，有望使胰島素依賴型患者擺脫頻繁的血糖監測和胰島素注射。
據悉，糖尿病干細胞療法始于1998年。到21世紀初，該領域受益于模式生物胚胎研究取得了一些突破，2010年后加速發展。目前，干細胞強大的增殖和分化潛能使其成為胰島β細胞的潛在來源。
在干細胞療法治療1型糖尿病方面，該領域需要進一步提高干細胞轉化生成成熟的、可產生胰島素的β細胞的能力，還需要解決移植的干細胞衍生的β細胞免受免疫排斥并確保其純度等重要問題。
今年年初，國際權威期刊《自然·醫學》在線刊發了我國科學家在干細胞治療糖尿病研究中取得的重要進展——北京大學鄧宏魁教授研究團隊、中國醫學科學院彭小忠研究員研究團隊和天津市第一中心醫院沈中陽教授研究團隊合作，解決了高效誘導人多能干細胞（IPS）分化成為功能成熟的胰島細胞的難題。
IPS是具有多項分化潛能的干細胞，可以在體外通過誘導分化成為功能成熟的胰島細胞，但分化效率低下一直是阻礙其發展的重要瓶頸。鄧宏魁研究團隊大幅度優化了IPS向胰島細胞的分化方案，重點解決了如何高效率地誘導從胰腺前體細胞向胰島內分泌細胞命運特化的技術難題，從而使體外大規模制備功能成熟的胰島細胞成為可能。
研究團隊通過臨床前期靈長類糖尿病模型，將人IPS來源的胰島移植給糖尿病恒河猴，受體猴血糖控制水平較移植前得到明顯改善，糖化血紅蛋白顯著下降，并且病理學檢測結果顯示移植的胰島細胞存活并保持良好的功能。
更為重要的是，研究團隊在靈長類動物實驗周期內，未發現移植細胞發生致瘤現象，初步驗證了人IPS來源的胰島移植治療方案的安全性。
作為國際首個在非人靈長類模型上系統地評價人多能干細胞來源的胰島細胞治療糖尿病可行性的研究，本研究在非人靈長類動物模型上證明了人多能干細胞分化的胰島細胞在糖尿病治療中的安全性和有效性。
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結論：有許多實驗方法被用來抑制免疫系統對β細胞的攻擊。正在開發的新的基于細胞的療法必須在符合監管標準（例如美國食品和藥物管理局推薦的標準）的嚴格臨床試驗中進行測試。
一些已獲得監管機構批準的臨床試驗正在進行中，其中將源自胚胎干細胞的胰島素產生細胞放入封裝裝置中并移植到1型糖尿病患者體內，但尚未報告臨床益處。近年來，有多種聲稱使用患者自己的成體干細胞進行不受監管的移植會產生有益結果，但這些方法沒有得到當前科學理解的支持，并且缺乏獨立和客觀的療效數據。
人們繼續寄予厚望和期望，認為源自干細胞的細胞將成功用于β細胞替代療法，從而從根本上治愈1型糖尿病。
目前，人類已實現了糖尿病的長期、有效管理。征服糖尿病，未來可期。
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