幹細胞療法新突破:血管化胰島移植逆轉一型糖尿病潛力

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在《科學進展》(ScienceAdvances)發表的一項突破性研究中,來自多國的研究團隊發表一種創新性的胰島細胞移植技術,透過血管化(Vascularization)人類胰島的策略,成功在小鼠模型中逆轉治療一型糖尿病(Type 1 Diabetes Mellitus, T1DM)。這一全新的「適應性內皮細胞血管化胰島」移植技術,為糖尿病治療史寫下新扉,也為長期胰島素(Insulin)依賴的病人帶來希望。

人類重編碼血管內皮細胞(R-VECs)助力糖尿病治療

胰島移植(Islet Transplantation)困境與挑戰

長期以來,胰島移植被視為治療一型糖尿病的理想方式,但卻因「胰島血管化不全」(Insufficient Islet Vascularization)而受限。移植後胰島往往因缺乏供氧與營養支持而功能衰退,導致治療失敗。此外,供體稀缺、排斥反應、免疫抑制副作用等問題也讓胰島移植成效有限。

為解決這些問題,研究團隊創新性地使用「人類重編碼血管內皮細胞」(Reprogrammed Vascular Endothelial Cells, R-VECs),並讓這些細胞與人類胰島(Human Islets)共同形成「功能性血管化胰島」(Functionally Vascularized Islets)。這種工程化血管不僅成功模仿天然胰島的血管網絡,更能響應葡萄糖刺激而釋放胰島素。

R-VECs 血管化胰島的具體成果

  1. 體外功能性血管化胰島形成,具備葡萄糖刺激胰島素分泌能力。
  2. 皮下(Subcutaneous)移植於糖尿病小鼠,成功逆轉高血糖(Hyperglycemia)。
  3. 受體血清中高水平人類胰島素,移植物去除後高血糖復發,證明移植效果。
  4. 透過暫時性表達血管專一性轉錄因子 ETV2(Transcription Factor ETV2),R-VECs 具自組裝成血管網絡之能力,展現高度適應性,並獲取「胰島內皮細胞特異性特徵」(Islet Endothelial Cell-Specific Properties)。

此技術徹底解決胰島移植的最大瓶頸:移植後缺乏功能性血管支持,有望讓糖尿病病人脫離每日胰島素注射的依賴,迎來長期穩定的血糖控制新時代。

重編碼血管內皮細胞成胰島血管化關鍵推手

R-VECs 如何重建血管支持

重編碼血管內皮細胞(R-VECs)是本研究中重塑胰島微環境的核心角色。研究發現,這些細胞能與人類胰島共培養時,展現出模仿胰島內皮細胞(Islet Endothelial Cells, IECs)的高度專一性,形成可灌注(Perfusable)、功能完整的血管網絡,顯著提升移植胰島的存活與功能。

R-VECs 血管生成特點

  1. 形成廣泛分支血管網絡,能穿透胰島內部,仿照天然胰島血管結構。
  2. 與胰島共培養時,獲取胰島內皮細胞專屬性質,展現高度適應性。
  3. 生成血管的平均直徑 13.5 ± 7.5 微米(μm),遠大於天然胰島毛細血管 6.8 ± 2.1 微米(μm),可能改善血流供應
  4. 在皮下共同移植時,R-VECs 貢獻的血管量遠超宿主內皮細胞,確保胰島獲得充足血管支持。
  5. 與宿主循環系統成功融合(Anastomosis),移植物維持長期穩定存活。

這些特點解決過去胰島移植中血管無法穩定成形的致命問題,為胰島細胞創造理想的微環境(Microenvironment),維持其長期功能與存活。

從皮下移植到臨床應用:一型糖尿病治療新希望

皮下移植(Subcutaneous Transplantation)的革命性意義

以往的胰島移植多依賴門靜脈(Portal Vein)注射,但此方式存在許多風險,如出血、栓塞等。而「皮下移植」因位置淺顯、易於手術及監控,長期被視為理想替代方案。但血管化不全導致的胰島死亡,成為難以克服的挑戰。

R-VECs 皮下移植成功的意義

  1. 支持胰島存活的功能性血管,讓皮下移植成為可能。
  2. 皮下位置方便監測與移除,大幅提升臨床操作安全性。
  3. 在糖尿病小鼠中,成功恢復至正常血糖值,展現逆轉糖尿病的潛力。

臨床轉譯與未來可能

這一突破性技術,若能進一步優化,未來可能應用於:

  • 替代胰島素注射,提供病人自然調控血糖的能力。
  • 解決供體胰島不足,透過實驗室培養的方式量產胰島。
  • 減少或避免終生免疫抑制需求,降低治療風險與成本。
  • 作為其他器官或細胞治療(如肝臟、腎臟)的血管化平台。

目前雖仍處於動物實驗階段,但研究成果無疑為全球超過 900 萬 一型糖尿病病人帶來全新曙光。

幹細胞與血管化科技融合,未來朝人體試驗邁進

從「重編碼血管內皮細胞(R-VECs)」到「功能性血管化胰島」的移植成功,這場科學革命有望顛覆一型糖尿病的治療方式。未來若進一步推廣至人類臨床,這不僅是一項醫療技術突破,更將重塑全球糖尿病治療的未來藍圖,實現人類長期擺脫胰島素依賴的夢想。

參考資料:
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adq5302

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