作者：郭菲（烟台大学）
监制：中国科普博览
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2024年9月25日，一项由中国科学家团队完成的研究在国际权威期刊《细胞》上发表，报道了首次利用干细胞再生疗法成功实现1型糖尿病功能性治愈的重大突破。
这一成就不仅为数百万糖尿病患者带来了曙光，更开启了再生医学在重大疾病治疗中应用的新纪元。
图1:基于化学重编程诱导多能干细胞治疗1型糖尿病的临床研究示意图与治疗效果
（图片来源：研究团队供图）
1型糖尿病是什么疾病？
糖尿病是一种常见的代谢性疾病，主要表现为长期血糖水平升高，分为1型、2型和妊娠糖尿病三种类型。根据世界卫生组织的数据，全球约有4.22亿人患有糖尿病。
其中，2型糖尿病是最常见的类型，约占糖尿病患者总数的90-95%，而1型糖尿病仅约占5-10%。
尽管1型糖尿病在糖尿病患者中的比例相对较小，但它通常发病于儿童和青少年时期，对患者的生活质量和长期健康影响尤为显著。由于其发病机制特殊、治疗难度大，一直是医学研究的重点领域之一。
1型糖尿病是一种自身免疫性疾病。患有1型糖尿病的患者，其免疫系统会错误地攻击并破坏胰腺中产生胰岛素的β细胞，致使胰岛素分泌失常。而胰岛素作为人体中调节血糖的关键激素，它的缺乏会导致患者血糖水平失控，继而引发一系列严重的健康问题。
图2：1型糖尿病发病机理示意图
（图片来源：改编自维基百科）
如图2所示，β细胞是胰腺中产生大部分胰岛素的细胞。在1型糖尿病的自身免疫攻击中，β细胞生理分泌的外泌体被树突状细胞错误地摄取，其内容物（即蛋白质）随后被呈递给T细胞。T细胞将这些内容物视为敌人，并攻击它们的产生者。从而导致了功能性β细胞的丢失和胰岛素产量的减少。
传统的治疗方法，效果如何？
传统的治疗方法主要依赖外源性胰岛素注射来控制血糖，但这种方法存在诸多不足，如：
- 血糖控制精度不足，难以完全模拟健康胰腺的功能；
- 患者需终身依赖胰岛素治疗，严重影响生活质量；
- 长期血糖控制不佳可能导致心血管疾病、肾病、视网膜病变等多种并发症；
- 胰岛素使用不当还可能引发危及生命的低血糖事件。
虽然胰岛移植在临床上取得了一定进展，但面临严重的供体短缺问题，大大限制了其广泛应用。
在这一背景下，人诱导性多能干细胞（iPSCs）制备的胰岛细胞，成为突破这一瓶颈的希望所在。
干细胞技术为1型糖尿病患者带来曙光
干细胞是一种具有独特能力的细胞，它们能够自我更新并分化成多种不同类型的细胞。根据其来源和分化潜能，干细胞可以分为胚胎干细胞、成体干细胞和诱导多能干细胞（iPSCs）。
胚胎干细胞来源于早期胚胎，具有分化为任何类型细胞的全能性，但对于它的使用涉及伦理问题。成体干细胞存在于成熟组织中，如骨髓和脂肪组织，它们的分化能力相对有限，但可以用于特定组织的修复。以上两种干细胞事实上很难在临床上开展大规模的医疗应用。
诱导多能干细胞技术的发展为干细胞研究带来了革命性变化。这项技术允许科学家将成熟的体细胞，如皮肤细胞，通过引入特定因子，重新编程为具有类似胚胎干细胞特性的多能干细胞。诱导多能干细胞技术不仅避开了使用胚胎干细胞的伦理争议，还为个体化治疗提供了可能性。
干细胞技术在医学领域的应用前景广阔，包括组织工程、器官再生、疾病建模和药物筛选等。在1型糖尿病治疗中，科学家们致力于将诱导多能干细胞分化为功能性胰岛β细胞，以替代患者体内受损的胰岛细胞。
图3：2012年，诱导多能干细胞的发现人山中伸弥教授与约翰·格登爵士一同获得了当年的诺贝尔生理医学奖。此照片为山中伸弥2010年赴美国国立卫生研究院（NIH）时所摄
（图片来源：维基百科）
突破性研究：1型糖尿病实现临床功能性治愈
在这项突破性研究中，由天津市第一中心医院的沈中阳和王树森研究组、北京大学和昌平实验室的邓宏魁研究组以及杭州瑞普晨创科技有限公司组成的研究团队，采用了一种创新的化学重编程技术。
这种方法使用特定的化学小分子，而非传统的基因操作，来诱导成熟细胞重返多能状态。该技术因其安全性和效率而备受关注，并于2024年荣获未来科学大奖"生命科学奖"。
邓宏魁教授（图源：中国科学杂志社，侵删）
在先前的非人灵长类动物实验中，该疗法表现出了极高的有效性和安全性，在获得主管部门许可后，人体实验也随之得以开展。研究团队选择了一名患有11年病史的1型糖尿病患者进行临床试验。这名患者此前完全依赖胰岛素治疗，且血糖控制较差，多次出现严重低血糖。治疗过程中，研究人员首先利用化学重编程技术将患者自身的体细胞转化为诱导多能干细胞，然后将这些诱导多能干细胞定向分化为功能性胰岛β细胞，最后将人工培养的β细胞移植回患者体内。
治疗结果令人振奋！
移植75天后，患者完全摆脱了胰岛素注射治疗，这一效果持续超过一年。更重要的是，患者的各项糖尿病相关指标均达到正常人水平，实现了1型糖尿病的临床功能性治愈。这一成果标志着干细胞治疗在1型糖尿病领域取得了突破性进展。
图4：胰岛细胞腹直肌前鞘下移植的示意图
（图片来源：研究团队供图）
临床广泛应用：路虽远，行则至
与传统治疗方法相比，干细胞治疗具有多方面的优势：
- 干细胞衍生的胰岛细胞能够更精准地模拟正常胰腺的功能，实现更为精确的血糖调控，这不仅提高了治疗效果，还大大降低了并发症的风险。
- 干细胞治疗有望提供长期甚至永久的治疗效果，显著提高患者的生活质量。
- 使用患者自身细胞制备的诱导多能干细胞，可以降低免疫排斥反应的风险，同时为每个患者提供量身定制的治疗方案。
- 干细胞技术理论上可以提供几乎无限量的胰岛细胞，从根本上解决了传统胰岛移植面临的供体短缺问题。
尽管初步结果令人鼓舞，但要将这项技术广泛应用于临床，还需要进行更多的研究和临床试验。需要评估长期安全性和有效性，优化治疗方案，同时还要解决成本、伦理等方面的挑战。
当前，干细胞治疗的成本仍然较高，未来需要开发更经济高效的细胞制备和移植技术，使这种治疗方法能够惠及更多患者。
此外，干细胞研究和应用涉及复杂的伦理问题，需要建立健全的伦理指导原则和监管框架，以确保这项技术的负责任发展和使用。
干细胞技术还将有望治疗其他难治疾病
中国科学家团队在干细胞治疗1型糖尿病领域取得的突破性进展，不仅为数百万糖尿病患者带来了新的希望，也为整个再生医学领域开辟了新的前景。这项研究展示了干细胞技术在治疗复杂慢性疾病方面的巨大潜力。
图5：干细胞治疗有望突破的疾病
（图片来源：改编自维基百科）
随着研究的深入和技术的不断优化，我们有理由相信，干细胞治疗不仅将彻底改变1型糖尿病的治疗模式，还将为其他难治性疾病的治疗带来新的突破。这一科学进展无疑将为人类健康事业的发展谱写新的篇章，开启医学治疗的新纪元。