糖尿病患者的福音：日美加團隊攻克糖尿病細胞療法重大難題
橫濱市立大學 (YCU) 於2018年5月9日宣布，橫濱市立大學醫學群器官再生醫學教授谷口英樹、辛辛那提兒童醫院准教授武部貴則（兼任 YCU 先端醫學研究中心教授）帶領的研究團隊創建了一種新型細胞工程培養技術—— 「自律培養」 (self-condensation culture)，將從人體或小鼠器官分離而來的各類組織碎片與人臍靜脈血管內皮細胞 (human umbilical vascular endothelial cells, HUVECs) 和間充質幹細胞 (mesenchymal stem cells, MSNs) 三維共培養後，成功製備出了擁有功能性血管網的不同立體組織團。該研究團隊還與加拿大University of Alberta 的金達也教授合作，用該技術培育出的 「血管化胰島」 成功移植治癒了重症糖尿病模型小鼠(圖1)。該研究成果已發表在5月8日的《Cell Reports》上。
圖1 自律培養試驗示意圖 (圖片來自《Cell Reports》)
I型糖尿病屬於先天性自體免疫性疾病，因為自體無法產生足量或者根本無法產生胰島素，所以病理上也被稱作胰島素依賴性糖尿病 (Insulin-Dependent Diabetes Mellitus, IDDM)。每年有近8萬名I型糖尿病新患者確診，目前人類卻無法根治I型糖尿病，患者需要終身接受胰島素治療來控制病情，否則隨時危及生命。
對於重症I型糖尿病患者，除了胰腺器官移植，還有一個選擇就是基於2000年加拿大 University of Alberta 工作建立的胰島組織移植。胰島移植是從腦死亡供體的胰腺中分離出胰島細胞，採用點滴的方式短時間內完成組織移植的細胞療法(Cell Therapy)。因不需要全身麻醉和開腹手術等繁瑣程序，和傳統胰腺器官移植相比具有安全性高、速度快、微創等優點，能夠大大減輕患者身體負擔。之前已有報道，東京都國立國際醫療研究中心的霜田雅之教授，近期成功開發出面向糖尿病患者臨床應用的取材豬胰島的 「生物人工胰島」，並在積極籌備臨床研究中。
但是胰島細胞在分離抽提過程中，由於喪失了原有的血管網，導致移植後的胰島著床率極低。這是目前制約胰島移植臨床實踐推廣的最大難關。另外也有報道將胰島與血管內皮前體細胞和間充質細胞等一起移植來促進移植胰島的血管再生，但實踐中移植後組織內血管重建的效果依然不夠理想。
本站曾報道過武部貴則和谷口英樹教授等的團隊成功開發出利用誘導性多能幹細胞 (induced pluripotent stem cells，iPS cells) 大量製備人體肝芽 (IPSC Liver Buds) 的革新性技術，製備的肝芽移植到免疫缺陷的小鼠體內後，幾天內即再建出具有血管網構造和正常生物學功能的肝組織。
此次的研究中即將上述肝組織製備中血管網自組織再生的基礎技術應用於胰島，不僅成功實現了體外胰島血管化(血管網再生)，而且初步在重症I型糖尿病小鼠模型身上確立了血管化胰島移植的全新組織移植療法(圖2)。
圖2 血管化胰島移植片
(綠色為胰島，紅色為血管網，圖片來自原新聞稿)
研究中比較了傳統的胰島移植和新的血管化胰島移植。免疫缺陷糖尿病小鼠的陰性對照組在移植第五天後全部死亡，傳統胰島移植組存活率為40%，血管化胰島移植組存活率為90%以上。而且血管化胰島移植後的小鼠體重明顯增加，恢復到正常體重狀態。
另外，除了肝臟和胰臟，血管化自律培養技術也已被證實適用於大腦、心臟、腎臟、肺臟和腸等其他器官(圖3)。所以該技術可認為是一種能將任意種類的微量組織碎片進行血管化培養的通用基礎技術。包括神經、免疫細胞等在內的各類細胞自組織化成為可能，甚至後期複雜的器官再生也可能通過類似技術實現。期待基於該血管化胰島移植的全新糖尿病療法早日造福於患者。
圖3 各種組織碎片的血管化自律培養 (圖片來自原新聞稿)
供稿 宋傑
編輯修改 客觀日本編輯部
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