組胚探討干細胞移植治療糖尿病進展詳解演示文稿

組胚探討干細胞移植治療糖尿病進展詳解演示文稿第一頁，共二十三頁。（優(yōu)選）組胚探討干細胞移植治療糖尿病進展第二頁，共二十三頁。3干細胞的類型：

胚胎干細胞embryonicstemcells

胚胎干細胞主要是指來自囊胚內(nèi)細胞團的細胞，有自我更新和多向分化潛能，可以分化為內(nèi)、中、外三個胚層的各類細胞。成體干細胞

adultstemcells

成體干細胞是處于干細胞狀態(tài)的成體細胞，包括成年和未成年動物組織中的各種干細胞，因此又稱為組織干細胞。如神經(jīng)干細胞、造血干細胞、骨髓間質(zhì)干細胞、上皮干細胞、肝干細胞、胰腺干細胞等。第三頁，共二十三頁。胚胎干細胞ES細胞ES細胞是目前研究最廣泛、最成熟的干細胞體系。自2009年起，全球共批準了3項人ES（hES）細胞的臨床試驗，標志著hES細胞向臨床應用邁出了重要的一步。然而，hES細胞.臨床應用面臨的一個瓶頸問題是免疫排斥反應。體細胞核移植（SCNT）技術(shù)能夠制備攜帶患者基因型的hES細胞，可解決免疫排斥的難題。2013年，美國Mitalipov研究團隊將人類皮膚成纖維細胞核移植到供體去核卵細胞中，成功建立了SCNT的hES細胞，標志著治療性克隆又向前邁出關(guān)鍵性的一步。然而，hES細胞建系必須摧毀人類早期胚胎，故存在劇烈的倫理學爭議。此外，hES細胞來源的分化細胞移植到體內(nèi)存在發(fā)展為腫瘤的潛在風險。第四頁，共二十三頁。誘導多能干細胞iPS細胞iPS干細胞建立的簡單過程iPS干細胞建立的過程主要包括：（1）分離和培養(yǎng)宿主細胞；（2）通過病毒介導或者其他的方式將若干多個多能性相關(guān)的基因?qū)胨拗骷毎?；?）將病毒感染后的細胞種植于飼養(yǎng)層細胞上，并于ES細胞專用培養(yǎng)體系中培養(yǎng)，同時在培養(yǎng)中根據(jù)需要加入相應的小分子物質(zhì)以促進重編程；（4）出現(xiàn)ES樣克隆后進行iPS干細胞的鑒定（細胞形態(tài)、表觀遺傳學、體外分化潛能等方面）。（5）非致死性外界刺激（如物理壓縮，去除細胞膜上細菌毒素等，第五頁，共二十三頁。誘導多能干細胞iPS細胞采用體細胞重編程技術(shù)可從患者自體細胞獲得的iPS細胞，這不但可解決免疫排斥的難題，而且避免了hES細胞和SCNT研究存在的倫理學爭論。第六頁，共二十三頁。糖尿病發(fā)病機制第七頁，共二十三頁。干細胞治療機制疾病發(fā)病機制干細胞治療機制結(jié)構(gòu)改變內(nèi)環(huán)境變化細胞/組織破壞缺乏血供;免疫功能紊亂;缺乏生長與營養(yǎng)因子；自由基;提供外源性干細胞；刺激內(nèi)源性干細胞；分化－結(jié)構(gòu)重建

促進血管再生；

調(diào)節(jié)免疫功能；分泌生長與營養(yǎng)因子；清除自由基；干細胞治療糖尿病機制第八頁，共二十三頁。干細胞治療糖尿病機制干細胞對胰島β細胞的修復干細胞對其他胰島素分泌細胞的修復

干細胞對胰島素抵抗的作用第九頁，共二十三頁。目前應用的干細胞根據(jù)來源的不同，干細胞可分為胚胎干（ES）細胞、誘導性多潛能干（iPS）細胞及成體干細胞。不同種類的干細胞具有各自的優(yōu)勢和不足。第十頁，共二十三頁。11

I型糖尿病的治療外源胰島素治療胰腺或胰島移植干細胞治療：

胚胎干細胞誘導分化成β細胞細胞移植基因?qū)胧蛊浔磉_胰島素細胞移植胰腺干細胞誘導分化成β細胞細胞移植第十一頁，共二十三頁。12胰腺干細胞的標志

1990年，Lendahl等人發(fā)現(xiàn)神經(jīng)干細胞中存在一種新的中間絲蛋白—巢蛋白（nestin），現(xiàn)在nestin已是公認的神經(jīng)干細胞標志之一。

2000年，Hunziker和Stein發(fā)現(xiàn)胰腺導管和胰島中也存在nestin陽性細胞。

2001年，Zulewski等人從胰腺中分離到nestin陽性細胞，將其命名為NIPs（nestin-positiveislet-derivedprogenitorcells），并發(fā)現(xiàn)具有多向分化潛能(multipotential)，在體外可自發(fā)形成類胰島細胞團（islet-likecellclusters,ICCs）.

因此，人們相信nestin可能也是胰腺干細胞的標志。但是，NIPs是否確實是胰腺干細胞，能否用于細胞治療必須進一步證實。

第十二頁，共二十三頁。13人胎胰腺的nestin陽性細胞的分布

免疫組化技術(shù)顯示nestin陽性細胞

nestin陽性細胞位于胰腺小導管壁及其相連的原始細胞團第十三頁，共二十三頁。14實驗步驟:人胎胰腺

nestin陽性細胞的分離、體外培養(yǎng)和生物學特性檢測（目的是確認NIPs是胰腺干細胞）；體外誘導分化NIPs形成能產(chǎn)生胰島素的β細胞；類胰島細胞團(ICCs)異種體內(nèi)移植—

糖尿病的干細胞治療實驗研究。第十四頁，共二十三頁。15糖尿病小鼠模型制作(腹腔注射鏈脲佐菌素STZ)

腎膜下移植ICCs治療糖尿病NOD-Scid小鼠腹腔內(nèi)注射腎膜下移植含類β細胞的ICCs高血糖

注射STZ前注射STZ后

移植ICCS后

302010

血糖水平(mmol/l)

注射后3天小鼠出現(xiàn)穩(wěn)定的高血糖癥

移植4天后小鼠血糖明顯下降第十五頁，共二十三頁。

insulin糖尿病小鼠腎膜下移植ICCs后形態(tài)觀察

免疫組化方法檢測含胰島素細胞

左腎移植部位

移植后40天，移植部位血管增生免疫組化顯示移植部位的胰島素陽性細胞第十六頁，共二十三頁。

移植40天后，移植物在移植部位發(fā)生異常增殖并侵入腎實質(zhì)，形成導管、細胞團、血管等結(jié)構(gòu)。正常NOD-Scid小鼠腎膜下移植ICCs

移植部位的組織切片H.E染色第十七頁，共二十三頁。移植ICCs后血糖明顯下降(P<0.05)

糖尿病小鼠腎膜下移植ICCs后血糖水平測量STZ處理3天后所有NOD-Scid小鼠出現(xiàn)高血糖，移植4天后小鼠血糖水平下降至接近正常并保持穩(wěn)定至40天，未移植的小鼠保持高血糖。第十八頁，共二十三頁。19討論

1,糖尿病小鼠體內(nèi)微環(huán)境對ICCs的定向誘導分化作用，可能使糖尿病的干細胞治療成為可能。

在體內(nèi)誘導較體外徹底，β細胞比例高于體外，能顯著降低糖尿病小鼠血糖水平，說明糖尿病小鼠體內(nèi)特殊環(huán)境有利于ICCs向β細胞分化。（1）糖尿病小鼠的血清可作為胰腺干細胞體外培養(yǎng)的誘導因子，其中高濃度葡萄糖和胰高血糖素樣肽1(GLP-1)起主要作用。（2）移植部位血管增生，為生長和分化提供營養(yǎng)並有利于胰島素及時進入血液循環(huán)。

第十九頁，共二十三頁。20討論

2,干細胞治療的安全性問題不容忽視。（1）干細胞誘導分化的不徹底性有待解決。ICCs在正常小鼠體內(nèi)的異常增殖，反映ICCs中存在較多未分化細胞，如何控制誘導分化的方向和純度並有效抑制可能的惡性增殖是目前干細胞治療研究碰到的棘手問題。（2）干細胞移植會不會致癌仍是有待解決的問題?！[瘤干細胞’(cancerstemcell)理論認為干細胞與癌細胞在增殖調(diào)節(jié)機制方面有著相同的信號途徑和調(diào)控因子，癌癥可能起源于異?；罨母杉毎?。ABCG2是一種干細胞標志分子，同時又是多種癌細胞的抗藥基因，可能是聯(lián)系干細胞和癌細胞的分子基礎(chǔ)之一。第二十頁，共二十三頁。21

討論3,胰腺干細胞治療的免疫排斥問題沒有完全解決。

（1）異體移植的免疫排斥（2）自身免疫反應

I型糖尿病是一種自身免疫性疾病，自身β細胞被自己的T細胞誤認為異已細胞而遭受免疫攻擊。因此即使自身的干細胞移植，可以避免異體免疫排斥，可能仍會遭遇自身免疫反應。第二十一頁，共二十三頁。前沿研究2014年10月，哈佛大學的干細胞研究員DouglasMelton和他的同事用人體干細胞創(chuàng)造了成熟β-cells,并將其移植到糖尿病小鼠身體內(nèi)。結(jié)果在兩周內(nèi)小鼠的糖尿病癥狀有所緩解。挑戰(zhàn)：1型糖尿病是一種自身免疫性疾病,所以移植細胞仍然是容易受到攻擊。目前的研究進展：通過免疫移植劑來阻斷自身免疫系統(tǒng)對移植細胞的攻擊，從而使移入的β-cells能夠保存并發(fā)揮分泌功能，治療糖尿病。第二十二