胰岛细胞移植这种实验性的胰腺手术可能会解除一些糖尿病患者注射胰岛素的需求,但这并不容易,因此其他胰岛细胞替代技术也正在研究之中。
朗格汉斯岛(胰岛)或是“胰岛 β 细胞”(这种叫法更常见),是人体胰岛素分泌细胞的天然储备场所。
正是这些细胞在 1 型糖尿病中被破坏或严重受损,在某些 2 型糖尿病中缺乏。由于缺乏控制血糖的激素——胰岛素的天然来源,1 型糖尿病患者必须每天注射胰岛素。
但在过去的十年里,研究人员一直在研究和微调寻找替代胰岛细胞的技术,目的是恢复天然胰岛素的产生和释放,并解除 1 型糖尿病患者注射胰岛素的需求。这种治疗一般对于由不同疾病过程引起的 2 型糖尿病患者没有什么疗效。
胰岛细胞移植的一种经过验证的方法是胰腺移植,胰腺是位于胃后方的一个大腺体,胰岛 β 细胞就聚集在胰腺里。研究表明,在至少 5 年的时间里,大约一半的患者通过胰腺移植解除了对胰岛素注射的需求。
然而,由于移植手术的风险和移植后服用抗排斥药物的必要性,这种手术主要是那些由于晚期肾病而接受了肾移植的患者的一种选择。根据美国糖尿病学会 (ADA) 的说法,在特定的患者中同时进行肾脏和胰腺移植并不会增加风险,可能会提高移植肾的存活率,而且会恢复血糖的正常控制。
然而,ADA 糖尿病指南也指出,胰腺移植仅部分成功地逆转了糖尿病的一些严重的长期副作用。胰腺移植确实可以逆转肾脏问题和每天或有时需要多次注射胰岛素的问题,但像眼睛疾病和神经异常这样的慢性疾病,仍然是这些移植患者存在的问题。
胰岛细胞移植
胰岛细胞移植是胰腺移植的一种微创替代方法。在这个实验过程中,胰岛 β 细胞被识别、分离,并从供体胰脏中取出,然后注射到连接肝脏的主要静脉中。注射后的胰岛细胞进入微细血管,被肝组织包围并固定。这样,细胞就会控制胰岛素的产生和分泌,有效地把肝脏变成胰腺的替代品。
这种方法的一个问题是人类的胰岛 β 细胞很少而且很难被发现,实际上它们只占胰腺所有细胞的 1%(剩下的大部分细胞产生和分泌有助于消化的酶)。此外,一些胰岛细胞不可避免地在切取过程中遭到破坏,一位糖尿病研究人员说。
“切取胰腺、分离细胞,然后进行移植,这些都在一天内完成是很艰难的,特别是还考虑到可能花费了一整天的时间试着去将细胞分离出来,但是最终却没能获取足够多的细胞时。”美国北卡罗来纳州达勒姆杜克大学医学中心实验外科学系副教授、细胞生物学学系助理教授 Emmanuel Opara 博士说。
Opara 和他的同事正在寻找替代人类胰岛细胞的方法,包括使用取自猪胰腺的胰岛。虽然在人体中使用动物器官存在争议,但从猪和牛胰腺中提取的胰岛素从 20 世纪 20 年代早期就开始使用,那时开始生产商业胰岛素;人类胰岛素的使用是一个相对较新的发展。
猪胰岛细胞在性质和功能上与人类胰岛非常相似,但由于它们来自于动物,因此被患者的免疫系统视为外来入侵者,免疫系统会有专门的细胞来追捕、标记,并杀死它们。
为了解决这个问题,Opara 和杜克大学的同事们开发了一种特殊的给药球,这种球由一种叫做海藻酸盐的复合碳水化合物组成。这些球体包围着胰岛细胞,或者说“包裹”着胰岛细胞,据报道,它们的多孔性足以让血糖进入,胰岛素排出,同时保护胰岛细胞免受免疫系统的影响。这些球体有点像弓箭手用来保卫古堡使用的垛口。
杜克大学的研究人员也在研究冷冻切取胰岛细胞的方法。“我一直在做的一件事就是寻找将这些细胞存储在一种可行状态下的方法。这样当有需要时,就类似于去医生那里开具处方(胰岛细胞),然后去药店取药一样。”Opara 介绍。
除了构建胰岛细胞储备机制,这项技术的益处是减弱了这些细胞对免疫系统的攻击性,因此当它们被移植到 1 型糖尿病患者体内时能存活更长时间,Opera 表示。
胰岛片、病毒和干细胞
其他的研究团队正在研究一种由多孔塑料包围的胰岛细胞片,合成的薄片理论上可以作为生物人工胰腺。还有一些研究者正在进行病毒实验,尝试以一种生物“隐形”技术的形式,使免疫系统更容易接受胰岛 β 细胞的移植。
正如 WebMD 在 2001 年报道的那样,美国国立卫生研究院的研究人员正致力于开发一种恢复胰岛素生成的新方法,通过诱导胚胎干细胞成为胰岛 β 细胞这种特异性胰岛素生成细胞来实现。研究人员在 2004 年 4 月 26 日出版的 Science 杂志上报告说,如果该技术在人体中发挥作用,可能意味着糖尿病治疗上的重大突破,甚至可以代替胰岛素注射。
但由于新出现的胰岛素分泌细胞来源于一种仅在胚胎发育的早期阶段才发现的非特化细胞,因此在人类疾病的治疗上将面临政治和宗教方面的强烈反对,他们都反对使用人类的胚胎细胞来进行医学研究。