近期，國際期刊雜志《干細(xì)胞轉(zhuǎn)換醫(yī)學(xué)》Stem Cells Translational Medicine發(fā)表了一篇《臨床研究表明干細(xì)胞治療可保護(hù)1型糖尿病患者的β細(xì)胞》的文獻(xiàn)綜述。

干細(xì)胞治療1型糖尿病，多個(gè)臨床案例表明干細(xì)胞可有效保護(hù)胰腺β細(xì)胞功能

在這篇文章中，我們提出了沃頓膠間充質(zhì)干細(xì)胞（WJ-MSC）治療1型糖尿病的作用機(jī)制，這些機(jī)制可能介導(dǎo)其觀察到的保護(hù)β細(xì)胞功能和預(yù)防1型糖尿病進(jìn)展的能力，并為臨床環(huán)境中的進(jìn)一步研究提供建議。我們還強(qiáng)調(diào)了沃頓膠間充質(zhì)干細(xì)胞與其他成人間充質(zhì)干細(xì)胞相比在治療應(yīng)用中的功效。最后，我們建議國際組織管理的多中心參與實(shí)施細(xì)胞治療安全實(shí)踐和患者福利的指南。

介紹：1型糖尿病（T1D）是一種慢性自身免疫性疾病，其并發(fā)癥降低了患者及其家人的生活質(zhì)量。1型糖尿病的治療方案僅限于胰島素治療和胰島移植；這些方案并不注重保護(hù)β細(xì)胞功能和內(nèi)源性胰島素，導(dǎo)致并發(fā)癥風(fēng)險(xiǎn)大幅增加。為了解決這個(gè)問題，最近的方法涉及使用細(xì)胞治療干預(yù)，通過保留胰腺β細(xì)胞功能來防止T1D的惡化。

間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）是一種相對較新的細(xì)胞療法選擇，它在治療包括糖尿病在內(nèi)的多種疾病方面受到醫(yī)學(xué)界的廣泛關(guān)注。

值得注意的是，從胎兒組織中分離出來的間充質(zhì)干細(xì)胞在再生醫(yī)學(xué)應(yīng)用中具有優(yōu)越性，因?yàn)榕c成體細(xì)胞不同，它們具有更高的增殖率、壽命和免疫特權(quán)。此外，胎兒間充質(zhì)干細(xì)胞具有胚胎干細(xì)胞的性質(zhì)，并能表達(dá)多能性標(biāo)記，如NANOG、Oct3/4和Sox2，這些都是人類胚胎干細(xì)胞的特征。然而，從胎兒組織和胎盤/子宮內(nèi)膜分離間充質(zhì)干細(xì)胞并不太適合臨床應(yīng)用，這分別是由于與胎兒分配相關(guān)的倫理問題，以及與母體細(xì)胞的視角異質(zhì)性。

由于臍帶組織也被視為醫(yī)療廢物，因此臍帶組織的使用是值得贊賞的。值得一提的是，臍帶血和羊水來源的間充質(zhì)干細(xì)胞與臍帶基質(zhì)間充質(zhì)干細(xì)胞（又稱沃頓果凍來源間充質(zhì)干細(xì)胞，Wharton jelly-derived MSCS，WJ-MSCs）具有相似的特征，但由于其頻率低、增殖率低和培養(yǎng)限制，在臨床應(yīng)用中的吸引力較小。

總而言之，沃頓氏果凍來源間充質(zhì)干細(xì)胞是用于治療1型糖尿病有潛力的間充質(zhì)干細(xì)胞來源。

干細(xì)胞治療1型糖尿病的臨床證據(jù)

2023年，卡爾森等人最近發(fā)表了一項(xiàng)通過ProTrans治療新發(fā)T1D成人同種異體沃頓膠源性間充質(zhì)干細(xì)胞 (WJ-MSC) 的臨床試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行了一項(xiàng)I/II期聯(lián)合試驗(yàn)。其中靜脈注射劑量不斷增加的同種異體WJ-MSC，隨后進(jìn)行了一項(xiàng)隨機(jī)、雙盲、安慰劑對照研究。納入標(biāo)準(zhǔn)包括無慢性并發(fā)癥或病毒感染、被診斷為1型糖尿病（<2歲）且空腹血漿C肽濃度>0.12nM的成年患者（年齡18-40歲，BMI<30）。最初，患者接受低劑量（25×106）的WJ-MSC。

然后，患者被分為兩組，三名參與者接受100×106細(xì)胞，三名參與者接受200×106細(xì)胞。根據(jù)初步研究的安全性結(jié)果，使用介入系統(tǒng)進(jìn)行了隨機(jī)、雙盲、安慰劑對照試驗(yàn)。ProTrans技術(shù)包括一袋從不同臍帶捐獻(xiàn)者中分離出來的解凍的WJ-MSC，將其與鹽水溶液混合并與標(biāo)準(zhǔn)輸血袋配對，最后通過靜脈注射給患者。

與此同時(shí)，對照安慰劑參與者接受了5%wt/vol人血清白蛋白，但不含細(xì)胞產(chǎn)物。Carlsson和Svahn的干預(yù)設(shè)計(jì)非常詳細(xì)。在12個(gè)月的隨訪期間，作者觀察到安慰劑治療個(gè)體的C肽水平顯著下降（較基線值降低47%）。另外，接受ProTrans干預(yù)的患者C肽水平僅下降10%。這項(xiàng)研究表明，同種異體沃頓膠源性間充質(zhì)干細(xì)胞 (ProTrans) 是治療新發(fā)1型糖尿病的安全方法，并具有保留β細(xì)胞功能的潛力。

2013年，Hu等人對年齡<25歲的新發(fā)T1D患者進(jìn)行了一項(xiàng)隨機(jī)、雙盲研究。

最初，所有患者均接受強(qiáng)化胰島素治療，以維持血糖基線控制。然后，干預(yù)組患者靜脈注射WJ-MSCs，對照組患者靜脈注射生理鹽水。這些治療在4周內(nèi)進(jìn)行了兩次。所有患者均按月和季度進(jìn)行隨訪，為期24個(gè)月。與Carlsson等人類似，沒有檢測到不利條件。在臨床上，與對照組相比，接受WJ-MSC的患者在干預(yù)期間表現(xiàn)出HbA1c顯著降低、空腹C肽和C肽/葡萄糖比率水平升高、胰島素需求量顯著降低。

2016年，蔡等人對年齡18-40歲、有≥2年且≤16年T1D病史且無相關(guān)并發(fā)癥的患者進(jìn)行了一項(xiàng)試點(diǎn)隨機(jī)對照開放臨床研究。

在干預(yù)之前，所有患者均接受了為期3個(gè)月的強(qiáng)化胰島素治療、運(yùn)動和健康飲食。然后，將患者隨機(jī)分為干預(yù)組和對照組，干預(yù)組通過胰動脈輸注接受 WJ-MSC和BM-MSC，對照組則不應(yīng)用細(xì)胞治療。兩組均采用標(biāo)準(zhǔn)臨床治療。19名患者每3個(gè)月接受一次為期12個(gè)月的隨訪。作者報(bào)告稱，干預(yù)組的胰島素和C肽水平顯著增加。此外，干預(yù)組的HbA1c、空腹血糖和每日胰島素需求量均顯著改善。

2021年，Lu等人對年齡為8-55歲的成人發(fā)病（>18歲）和青少年發(fā)病的T1D患者進(jìn)行了一項(xiàng)開放標(biāo)簽平行組、非隨機(jī)臨床研究。

所有參與者均接受強(qiáng)化胰島素治療。隨后，干預(yù)組接受WJ-MSCs靜脈輸注，3個(gè)月后進(jìn)行第二劑，而對照組則持續(xù)接受強(qiáng)化胰島素治療。每3個(gè)月對患者進(jìn)行一次隨訪，為期12個(gè)月。20作者報(bào)告稱，干預(yù)組中近50%的患者空腹C肽水平較基線增加了10%。相對于對照組，接受WJ-MSC治療的成年患者餐后C肽的百分比變化顯著增加。對于新近發(fā)病的T1D患者，重復(fù)靜脈注射同種異體UC-MSC是安全的，并且與單獨(dú)的標(biāo)準(zhǔn)治療相比，在診斷后的第一年可能會更好地保存胰島β細(xì)胞。

總之，盡管上述試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)存在差異，但所有試驗(yàn)都得出了WJ-MSC臨床應(yīng)用的安全性和有效性，以及它們保留β細(xì)胞功能和預(yù)防T1D長期進(jìn)展的能力。然而，作者沒有研究所應(yīng)用的WJ-MSC的細(xì)胞動力學(xué)和可塑性，也沒有探索這些細(xì)胞如何介導(dǎo)觀察到的表型。

臨床總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)

值得注意的是，目前的方法為治療T1D的臨床項(xiàng)目的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。在Carlsson等人當(dāng)前的試驗(yàn)中，單次輸注WJ-MSC足以將內(nèi)源性胰島素保存在新發(fā)T1D成年患者一年內(nèi)。這些結(jié)果是前所未有的，因?yàn)樵谄渌F(xiàn)有的臨床試驗(yàn)中，需要多次輸注才能實(shí)現(xiàn)餐后C肽和Hb1Ac水平的改善。

盡管間充質(zhì)干細(xì)胞在治療各種疾病的成功臨床試驗(yàn)中得到了顯著的應(yīng)用，但仍存在一個(gè)嚴(yán)重的問題，即大多數(shù)靜脈注射的間充質(zhì)干細(xì)胞最終會進(jìn)入肺部，并且也在肝臟和脾臟中檢測到組織。事實(shí)上，系統(tǒng)應(yīng)用的間充質(zhì)干細(xì)胞的生物分布仍然難以捉摸，需要進(jìn)一步深入研究以證明所觀察到的間充質(zhì)干細(xì)胞的治愈能力。值得一提的是，由于其豐富的外泌體、信號蛋白和microRNA含量，將少量MSC歸巢到靶器官內(nèi)可能足以刺激恢復(fù)過程。因此，系統(tǒng)施用MSC最主要的治療效果可能是通過其旁分泌信號傳導(dǎo)、細(xì)胞間相互作用以及可能分化為特殊細(xì)胞類型以替代體內(nèi)受損或患病細(xì)胞。

一般來說，間充質(zhì)干細(xì)胞的給藥途徑很可能在決定哪些作用機(jī)制最重要方面發(fā)揮著作用。例如，靜脈注射的間充質(zhì)干細(xì)胞更有可能通過旁分泌信號發(fā)揮作用，而直接注射到組織中的間充質(zhì)干細(xì)胞更有可能分化成特殊的細(xì)胞類型。值得注意的是，這些方法仍處于開發(fā)的早期階段。需要更多的研究來確定臨床應(yīng)用的 MSC 的最佳給藥途徑和劑量。

間充質(zhì)干細(xì)胞臨床應(yīng)用成功的另一個(gè)關(guān)鍵因素是其來源。為了闡明MSC來源對于前瞻性臨床試驗(yàn)和再生潛力的根本重要性，Ganguly等人比較了WJ-MSC、BM-MSC和脂肪組織AD-MSC的轉(zhuǎn)錄組-蛋白質(zhì)組完整性。多參數(shù)分析表明，WJ-MSC通過激活抗炎標(biāo)記物和分泌免疫細(xì)胞介質(zhì)來促進(jìn)強(qiáng)大的宿主先天免疫反應(yīng)。另一方面，成體間充質(zhì)干細(xì)胞被發(fā)現(xiàn)能夠刺激宿主血管生成信號級聯(lián)反應(yīng)，因?yàn)樗鼈兏缓c細(xì)胞外基質(zhì)重塑相關(guān)的因子。這些數(shù)據(jù)共同強(qiáng)調(diào)了分子特征對于表征MSC療法在臨床應(yīng)用中的重要性。

干細(xì)胞治療1型糖尿病可能機(jī)制

目前，沃頓-間充質(zhì)干細(xì)胞的確切作用機(jī)制尚未得到很好的闡明。我們預(yù)計(jì)，沃頓-間充質(zhì)干細(xì)胞可能對所觀察到的益處做出幾種可能的解釋（圖1）。

其中一種解釋是，沃頓-間充質(zhì)干細(xì)胞會釋放多種可調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)的因子，如白細(xì)胞介素-10（IL-10）、轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-β）、血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）和/或前列腺素E2。釋放出的生長因子可能會促進(jìn)現(xiàn)有β細(xì)胞的增殖，或至少部分增殖了FoxP3+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Tregs），Tregs是輔助性T細(xì)胞的一個(gè)特殊亞群，在減輕T1D自身免疫方面起著關(guān)鍵作用。另一種可能的解釋是，沃頓-間充質(zhì)干細(xì)胞可分化和/或介導(dǎo)殘留祖細(xì)胞分化為新的β細(xì)胞。

此外，WJ-間充質(zhì)干細(xì)胞的因子可促進(jìn)其他胰腺細(xì)胞（如α和δ細(xì)胞）命運(yùn)的改變，使其能夠轉(zhuǎn)分化為β細(xì)胞。

對未來干細(xì)胞治療1型糖尿病臨床試驗(yàn)的建議

最后，干細(xì)胞在臨床試驗(yàn)中的使用似乎正在推動治療1型糖尿病的新時(shí)代。因此，我們鼓勵(lì)研究人員探索引入的WJ-MSC的作用機(jī)制、其細(xì)胞因子譜以及胰腺β細(xì)胞的質(zhì)量和功能。此外，臨床試驗(yàn)還應(yīng)招募具有長期T1D病史且持續(xù)殘留功能性β細(xì)胞的參與者。

我們還相信，國際社會和組織的參與將非常有利于實(shí)施有關(guān)細(xì)胞治療安全實(shí)踐的指南和共識。

結(jié)論：沃頓膠-間充質(zhì)干細(xì)胞是一種很有前景的細(xì)胞治療藥物。除了治療效果，臨床試驗(yàn)還應(yīng)關(guān)注細(xì)胞動力學(xué)和動力學(xué)，以了解WJ-MSC的作用機(jī)制。此外，多中心臨床研究應(yīng)采用大型多種族隊(duì)列，并招募長期患有T1D的患者。

參考資料：Ashraf Al Madhoun, Lubaina Koti, Neus Carrió, Maher Atari, Fahd Al-Mulla, Clinical Application of Umbilical Cord Mesenchymal Stem Cells Preserves β-cells in Type 1 Diabetes, Stem Cells Translational Medicine, 2023;, szad077, https://doi.org/10.1093/stcltm/szad077

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