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糖尿病治療大殺器——胰島細胞微囊化
發布時間:2018-11-15 被閱覽數:1126

今天又迎來了世界糖尿病日。今年的主題是:糖尿病與家庭。為了家庭幸福,請糖尿病患者提高警惕,謹防糖尿病并發癥發生。


研究表明,我國糖尿病患者已超過1.14億,防治糖尿病,最關鍵的是提高全社會對糖尿病的認知。


一個世紀以前,1型糖尿病意味著死刑。現在,它只是日常病。


目前,有一種名為胰島細胞微囊化的技術,可以實現讓胰島細胞避開免疫系統的攻擊,又能將胰島細胞作用發揮的淋漓盡致,使得其離臨床轉化越來越近,成為最有潛力的糖尿病替代治療策略。

 

人工胰腺用于治療 I型糖尿病:

胰島細胞微囊化

 

在 1 型糖尿病(Type 1 Diabetes,簡稱 T1D)中,機體免疫系統對胰島β細胞進行了無情的破壞,因為它錯誤地將它們認為是外來入侵者。


從此,這些胰島β細胞部分或完全失去了產生胰島素的功能,造成體內胰島素絕對缺乏,引起了血糖水平持續升高,于是糖尿病出現了。

 

 


為了滿足機體對胰島素的需求,患者必須每天攝取胰島素以保持血糖的正常水平,否則血糖水平持續過高會引發一系列的并發癥。


除非恢復患者的胰島功能,不論自體的還是異體移植,否則患者必須一生調整自己的血糖。

 

T1D占糖尿病病例的大約10%,與 2 型糖尿病( Type 2Diabetes,簡稱 T2D)不同,T2D通常可以通過節食、運動等生活方式的改變來逆轉,已經有很多奇跡產生(里程碑成果:節食減重10-15 kg,成功逆轉2型糖尿病)。

 

但迄今為止,科學家們尚未找出如何預防或治愈 T1D 的方法  。

 

如果能找到一種技術:既能發揮胰島細胞分泌作用,又能避開免疫系統的攻擊。那么,無疑是治療1型糖尿病的大殺器。

 

壹   先行者 ViaCyte


首先引起關注的第一家公司是ViaCyte ,ViaCyte是美國加州圣地亞哥的一家生物技術公司,專注于開發糖尿病的細胞治療技術。


其產品開發的基本思路:研制能替代內分泌系統的胰腺,即生產我們日常所需胰島素和其他相應調節激素的器官,有潛力成為治療1型糖尿病的黑科技!

 

目前,Viacyte正在開發兩個用于治療 I 型糖尿病的“人工胰腺”技術,分別是PEC- Encap?(也稱 VC-01?)和PEC-Direct?(也稱 VC-02)。


其共同核心都是PEC-01?細胞,這是一種由人源胚胎干細胞定向分化出的胰腺內胚層細胞。在植入人體之后,PEC-01?將會變成能夠產生胰島素的胰島細胞,發揮調控血糖水平的功能。

 

 

PEC-01?細胞制備過程(圖片來源:ViaCyte)


這兩種技術的不同在于:在PEC-Encap?里,也就是VC-01?里,細胞被封裝在一個Encaptra細胞遞送系統中,可以將供者細胞和受者細胞隔開,具有免疫保護性,不需要免疫抑制劑


而與之相對,在PEC-Direct 的封裝允許植入細胞的血管化。但供者細胞和受者細胞之間的直接接觸,有可能會引起免疫排斥反應,需要服用免疫抑制劑。因為胰島細胞具有非常高的氧需求,一旦進入體內就需要快速連接到宿主血管,否則就開始逐漸死亡。

 

 

ViaCyte 公司最先開始 PEC-Encap?的臨床試驗,但發現Encaptra細胞遞送系統難以保障移植細胞的成功植入,只是避免了免疫排斥。


PEC-Encap?主要針對所有需要胰島素治療的糖尿病患者(包括I型糖尿病和部分II型糖尿病),無需長期免疫抑制藥物。這也是首個進入臨床試驗的糖尿病胚胎干細胞衍生療法。這是一項開放性的1/2期臨床試驗,評估了糖尿病治療候選藥物PEC-Encap 的安全性、耐受性以及療效。

 

ViaCyte研發管線(圖片來源:ViaCyte)


接著說VC-02,PEC-Direct(也稱VC-02)技術是對細胞封裝方面做了改進,允許植入細胞的血管化。


PEC-Direct 臨床試驗也已經開始,2017年8月給兩個患者植入了縮小版的PEC-Direct,用于評估安全性和可行性。研究人員定期將這些移植物從患者體內取出,對它們進行組織學檢查,以了解細胞的植入程度和分化過程。對于治療劑量的PEC-Direct的臨床試驗,ViaCyte計劃招募40名患者,已經開始有患者入組。這些患者是高危型的 T1D患者,他們將接受免疫抑制劑用于抗免疫排斥。

 

 

貳   梅爾頓先生的Semma療法

 

 

Douglas Melton(哈佛大學干細胞研究所創始人之一,Semma公司創始人)


與此同此,還有另外一家公司也在從事干細胞治療糖尿病的研究,那就是Semma公司,這也是美國的一家再生醫學公司。


說起這家公司的創始人,那是大名鼎鼎的道格拉斯?梅爾頓(Douglas Melton),長期關注干細胞者說的朋友應該記得,他是胰腺干細胞研究的泰斗。


梅爾頓先生認為如果采用胚胎干細胞,不僅要誘導出β細胞,還要誘導出胰腺中的α細胞、δ細胞等。也就是說,他認為血糖水平的調節除了胰島素之外,還要胰高血糖素等多種激素共同作用。簡而言之就是,需要完整性的胰島,不只是分泌胰島素的細胞,還有分泌其他相應調節激素的細胞。

 


梅爾頓先生成功地在實驗室里將胚胎干細胞轉化成了胰島中專有的能感受葡萄糖和分泌胰島素并以此控制血糖的β細胞,可以源源不斷地提供β細胞,解決了胰島移植供體不足的問題。

 

細胞治療的最終目標是用“人工胰腺”去取代 T1D 患者對胰島素制劑的依賴。當免疫系統沒有阻礙的時候,細胞療法可以治愈Ⅰ型糖尿病。但是,如何保護移植細胞免受機體的自身免疫攻擊,這是一個很重要的問題。

 

基本思路大同小異,即利用材料,隔絕外來β細胞植入時的免疫系統的排異,同時允許葡萄糖、胰島素和氧氣等物質在細胞里進出自如。能夠建立某種免疫隔離裝置,既可以利用細胞的益處,又可以避開免疫系統的攻擊。

 

目前的開發胰島細胞微囊化有三種思路。


第一種,自然就是前面已經介紹過的 Viacyte公司,他們將萬千個制備好的β細胞裝進和人的手掌大小的大型包裝設備中(當然可以做成縮小版的),然后植入皮下。


第二種,就是Sigilon公司,將少量單獨成束的β細胞放進很小的殼里,有點口袋精靈的感覺,植入皮下。


第三種,就是國內的湖南賽諾生物公司,將完整的豬胰島包裹在海藻酸鈉微囊半透膜中,同時配有一種以高生物安全性和組織高度相容性材料為原料制備的細胞移植增效保護支架,先在皮下埋入支架,再注入微囊化豬胰島。這三種策略皆前景可期。

 

Sigilon 公司正在開發兩種潛在治療Ⅰ型糖尿病的細胞方法。第一種是微型包裝細胞療法。第二種是使用材料覆蓋部分胰腺仿生系統然后再進入人體。

 

叄   國內新勢力

讓我們把視線回到中國,關于胰島細胞微囊化治療糖尿病,中國的科研團隊也在探索。


中國科學院大連化學物理研究所研究員馬小軍,在微囊化細胞移植治療糖尿病方面取得了可喜的成果。其材料技術方面采用海藻酸鹽—殼聚糖酰基衍生物微膠囊制備技術。

 

在中國南方有一個叫東陽光藥業的公司,也在積極開發糖尿病藥物,其糖尿病管線已經延伸至干細胞領域。


與前面介紹的兩家美國公司不同,前兩家公司主要基于胚胎干細胞(hESCs)來制備其產品,而東陽光藥業是基于誘導多能干細胞(iPSCs)來制備產品。東陽光藥業正在開發利用微膠囊免疫隔離技術,保護移植的干細胞來源β細胞免受機體自身免疫系統攻擊,從而達到長時間發揮降糖效果的目的。現在已經進入動物實驗階段。

 

肆   湖南賽諾生物的豬胰島細胞微囊化技術

由于胰島細胞移植入體內后存在免疫排斥反應,導致胰島細胞大量死亡,影響移植患者的長期穩定療效,從而阻礙了這一造福億萬糖尿病患者的先進治療手段的大規模應用。


為解決上述難題,賽諾生物發明設計了一種海藻酸鈉微囊半透膜包裹胰島細胞,胰島分泌的胰島素可以通過為微囊釋放到體內,而免疫細胞無法進入微囊攻擊胰島細胞。


賽諾生物的豬胰島細胞微囊化技術在前期的小動物實驗中已取得非常滿意的效果,目前正在進行第三方平臺的大動物實驗,完成后將正式申報臨床試驗。

讓我們期待他們的下一步表現。

 

(賽諾生物微囊化豬胰島細胞的照片)

 

或許在不久的將來,人類會開啟胰島細胞微囊化治療糖尿病的新時代!


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