諸平：哈佛科學家開發出一種革命性的糖尿病新療法（轉載）
2022-6-15 14:50 |個人分類:新科技|系統分類:博客資訊
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哈佛科學家開發出一種革命性的糖尿病新療法
諸平
Fig. 1 Researchers have recently successfully treated Type 1 diabetes by transplanting insulin-producing pancreas cells into the patient.
Fig 2 Haval Shirwan and Esma Yolcu work in their lab at the Roy Blunt NextGen Precision Health building. Credit: University of Missouri
Fig. 3 Haval Shirwan looks at a sample through a microscope in his lab at the Roy Blunt NextGen Precision Health building. Credit: University of Missouri
Fig . 4 Haval Shirwan and Esma Yolcu. Credit: University of Missouri
據美國密蘇里大學哥倫比亞分校（University of Missouri-Columbia）2022年6月12日提供的消息，密蘇里大學哥倫比亞分校的科學家正在與美國哈佛醫學院（Harvard Medical School）和喬治亞理工學院（Georgia Institute of Technology）等機構的研究人員合作，開發一種新的糖尿病治療方法（Harvard Scientists Have Developed a Revolutionary New Treatment for Diabetes），其中包括移植產生胰島素的胰腺細胞。研究人員最近通過將產生胰島素的胰腺細胞移植到患者體內成功地治療了 1 型糖尿病。
據估計，1型糖尿病影響大約180萬美國人。雖然1型糖尿病通常發生在兒童期或青春期，但也可能發生在成年期。
儘管進行了積極的研究，但1型糖尿病仍無法治癒。治療方法包括服用胰島素、監測飲食、控制血糖水平和定期鍛鍊。科學家們最近還發現了一種很有希望的新治療方法。
來自密蘇里大學哥倫比亞分校、喬治亞理工學院、哈佛醫學院、美國路易斯維爾大學（University of Louisville）、美國麻省理工學院（Massachusetts Institute of Technology, Boston, USA）、中國（成都）西部戰區總醫院（General Hospital of Western Theater Command, Chengdu, China）、中國廈門大學醫學院（Xiamen University Medical School, Xiamen, China）的一組研究人員，在2022年5月13日發表在《科學進展》（Science Advances）雜誌網站的一項新研究中，證明了一種新型1型糖尿病治療在大型動物模型中的成功應用。他們的方法包括將產生胰島素的胰腺細胞（稱為胰島）從供體轉移到受體，而無需長期使用免疫抑制藥物。詳見Ji Lei, María M. Coronel, Esma S. Yolcu, Hongping Deng, Orlando Grimany-Nuno, Michael D. Hunckler, Vahap Ulker, Zhihong Yang, Kang M. Lee, Alexander Zhang, Hao Luo, Cole W. Peters, Zhongliang Zou, Tao Chen, Zhenjuan Wang, Colleen S. McCoy, Ivy A. Rosales, James F. Markmann, Haval Shirwan, Andrés J. García. FasL microgels induce immune acceptance of islet allografts in nonhuman primates. Science Advances, 2022, 8(19). Published 13 May 2022. DOI: 10.1126/sciadv.abm9881. https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abm9881
根據密蘇里大學哥倫比亞分校醫學院兒童健康、分子微生物學和免疫學教授、該研究的共同通訊作者之一哈弗·希爾萬（Haval Shirwan）的說法，患有1型糖尿病的人的免疫系統可能會出現故障，導致其以自身為目標。
哈弗·希爾萬說：「免疫系統是一種嚴格控制的防禦機制，可確保在充滿感染的環境中個體的健康。當免疫系統錯誤地將胰腺中產生胰島素的細胞識別為感染並破壞它們時，就會出現1型糖尿病。通常，一旦消除了感知到的危險或威脅，免疫系統的命令和控制機制就會啟動以消除任何流氓細胞（rogue cells）。但是，如果這種機制失效，就會出現1型糖尿病等疾病。」
糖尿病會損害身體產生或利用胰島素的能力，胰島素是一種有助於調節血糖代謝的激素。1型糖尿病患者無法控制血糖水平，因為他們不產生胰島素。這種缺乏控制可能會導致危及生命的問題，包括心臟病、腎損傷和視力喪失。
哈弗·希爾萬和密蘇里大學哥倫比亞分校醫學院兒童健康、分子微生物學和免疫學教授埃斯馬·約爾朱（Esma Yolcu）在過去的20年中一直致力於研究一種細胞凋亡機制，該機制通過將一種叫做FasL的分子附著在胰島表面，來防止「流氓」免疫細胞（「rogue」 immune cells）引起糖尿病或移植胰島的排斥反應。
該研究的共同第一作者埃斯馬·約爾朱說：「當一種名為 FasL 的分子與流氓免疫細胞上的另一種名為 Fas 的分子相互作用時，就會發生一種細胞凋亡，並導致它們死亡。因此，我們的團隊開創了一種技術，能夠生產一種新型 FasL，並將其呈現在移植的胰島細胞或微凝膠上，以防止被流氓細胞排斥。在產生胰島素的胰島細胞移植後，流氓細胞會動員到移植物上進行破壞，但會被FasL與表面上的Fas結合消除。」
這種新方法的一個優點是，有可能放棄終生服用免疫抑制藥物的機會。免疫抑制藥物在器官或移植細胞等異物進入體內時，會抑制免疫系統尋找並摧毀異物的能力。
哈弗·希爾萬說：「免疫抑制藥物的主要問題是它們沒有特異性，因此它們可能會產生很多副作用，例如發生癌症的高發率。因此，使用我們的技術，我們找到了一種可以調節或訓練免疫系統接受而不是排斥這些移植細胞的方法。」
他們的方法利用了路易斯維爾大學和喬治亞理工學院提交的美國專利中包含的技術，並已獲得一家商業公司的許可，並計劃尋求美國食品藥品管理局（FDA）批准進行人體測試。為了開發商業產品，密蘇里大學哥倫比亞分校研究人員與安德烈斯·加西亞（Andrés J. García）和喬治亞理工學院的團隊合作，將FasL附著在微凝膠表面，並在小動物模型中證明了其功效。然後，他們與哈佛大學的吉姆·馬克門（Jim Markmann）和雷吉（Ji Lei音譯）一起評估了 FasL 微凝膠技術在大型動物模型中的功效，並發表在本研究中。
整合NextGen的力量（Incorporating the power of NextGen）
這項研究代表了從實驗到臨床研究（bench-to-bedside research）過程中的一個重要里程碑，或者實驗室結果如何直接被患者使用以幫助治療不同的疾病和病症，這是密蘇里大學哥倫比亞分校最雄心勃勃的研究計劃：NextGen精準健康計劃（NextGen Precision Health initiative）的一個標誌。
強調個性化醫療保健的承諾和大規模跨學科合作的影響，NextGen精準健康計劃將來自密蘇里大學哥倫比亞分校和密蘇里大學的其他三所研究型大學的哈弗·希爾萬和埃斯馬·約爾朱等創新者聚集在一起，以追求改變生活的精準健康進步。 這是一項合作努力，旨在利用密蘇里大學的研究優勢，為密蘇里州及其他地區的健康創造更美好的未來。密蘇里大學的Roy Blunt NextGen Precision Health 大樓鞏固了整體計劃，並擴大了研究人員、臨床醫生和行業合作夥伴在最先進的研究設施中的合作。
埃斯馬·約爾朱說：「我認為，通過在正確的機構使用像 Roy Blunt NextGen Precision Health 大樓這樣的一流設施，將使我們能夠在現有研究結果的基礎上，採取必要的步驟來進一步深入研究，並更快地做出必要的改進。」
哈弗·希爾萬和埃斯馬·約爾朱於2020年春季加入密蘇里大學，是第一批開始在 NextGen Precision Health大樓工作的研究人員之一，在密蘇里大學工作近兩年後，他們現在是來自 NextGen首批研究人員之一的研究論文被接受，並在高影響力、同行評審的學術期刊上發表。
此項研究得到美國青少年糖尿病研究基金會(Juvenile Diabetes Research Foundation grant 2-SRA-2016-271-S-B)和美國國立衛生研究院 (NIH grant U01 AI132817; NIH grant R01 DK128840) 以及美國青少年糖尿病研究基金會博士後獎學金(Juvenile Diabetes Research Foundation Post-Doctoral Fellowship)和美國國家科學基金會畢業生提供研究獎學金（NSF Graduate Research Fellowship）支持。
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Abstract
Islet transplantation to treat insulin-dependent diabetes is greatly limited by the need for maintenance immunosuppression. We report a strategy through which cotransplantation of allogeneic islets and streptavidin (SA)–FasL–presenting microgels to the omentum under transient rapamycin monotherapy resulted in robust glycemic control, sustained C-peptide levels, and graft survival in diabetic nonhuman primates for >6 months. Surgical extraction of the graft resulted in prompt hyperglycemia. In contrast, animals receiving microgels without SA-FasL under the same rapamycin regimen rejected islet grafts acutely. Graft survival was associated with increased number of FoxP3+ cells in the graft site with no significant changes in T cell systemic frequencies or responses to donor and third-party antigens, indicating localized tolerance. Recipients of SA-FasL microgels exhibited normal liver and kidney metabolic function, demonstrating safety. This localized immunomodulatory strategy succeeded with unmodified islets and does not require long-term immunosuppression, showing translational potential in β cell replacement for treating type 1 diabetes.