2024年9月25日，南开大学/天津市第一中心医院沈中阳、王树森研究组，北京大学昌平实验室邓宏魁研究组在Cell发表题为“TransplantationofChemicallyInducedPluripotentStem-Cell-DerivedIsletUnderAbdominalAnteriorRectusSheathinaType1DiabetesPatient”的研究论文，在国际上首次报道了利用化学重编程诱导多能干细胞制备的胰岛细胞（CiPSC-islets）移植，治疗1型糖尿病（T1D）的临床研究。
亮点一：首次实现1型糖尿病临床功能性治愈
首次成功实现1型糖尿病功能性治愈：这项研究在国际上首次报道了利用化学重编程诱导多能干细胞制备的胰岛细胞移植治疗1型糖尿病的临床研究，实现了1型糖尿病的临床功能性治愈。
1.研究设计概述：本报告介绍了在进行中的TJFCH-iPS-001试验（ChiCTR2300072200）中首名入组患者的研究结果，该试验旨在评估自体CiPSC-islets作为T1D治疗策略的安全性、耐受性和有效性。简而言之，通过研究者先前报告的化学重编程方法生成了患者特异性CiPSCs，并随后使用研究者先前建立的方案在体外分化为产生胰岛素的类胰岛细胞，在整个生产过程中进行了质量控制（QC）评估。最终释放标准合格的患者CiPSC-islets通过超声引导下注射到患者的腹直肌前鞘中。研究的主要终点包括糖化血红蛋白（HbA1c）从移植后90-365天降至7.0%以下或与基线相比HbA1c降低≥1%，受试者没有发生严重低血糖事件，以及安全性和耐受性评估。次要终点包括胰岛素独立性和刺激C肽水平≥0.3ng/mL（99.3pmol/L）。
2.研究参与患者：一名体重75Kg，体重指数为27.3Kg/m2的25岁女性被诊断为T1D已有11年（截至2023年移植时）。患者病史：包括2014年和2016年分别因隐源性肝硬化接受两次肝移植，以及2017年因血糖控制不稳定接受全胰腺移植。一年后由于严重的血栓并发症，胰腺移植物被移除。患者定期接受免疫抑制治疗以维持肝移植。在入选前，患者在禁食和葡萄糖挑战条件下的血浆C肽水平均低于检测限（6.6pmol/L）。尽管在内分泌科医生的监督下接受强化胰岛素治疗，每日剂量为54±0.9U（平均值±SD），患者仍无法实现目标血糖控制。患者在入选前2年的HbA1c水平为7.40%–8.00%，高于美国糖尿病协会（ADA）推荐的T1D管理目标（7.0%）。在移植前三个月的连续血糖监测（CGM）测量显示血糖严重变异，并受到低血糖的威胁，患者在前一年经历了3次严重低血糖事件。空腹血糖（FBG）波动很大，平均值为210±59mg/dL（平均值±SD）。在移植前3个月，目标血糖范围（TIR）时间为43.18%（ADA目标是70%），血糖非常低的范围（54mg/dL）时间为2.01%（ADA目标是1%）。这些数据表明，强化胰岛素治疗不足以实现充分的血糖控制。患者的临床表现，包括血糖不稳定性、β细胞耗竭和低血糖，符合临床胰岛移植的适应症。
3.研究结果：
1）通过CGM和HbA1c水平对血糖控制情况进行评估，结果显示：移植后，空腹血糖（FBG）逐渐下降。在实现不需要胰岛素后，患者的FBG维持在糖尿病诊断阈值以下（126mg/dL）（图2B）。CGM数据显示，与基线测量相比，患者实现了显著改善的血糖时间范围（TIR）（图2C）。在移植后第2个月，患者实现了87.18%的TIR，到第4个月增加到96.21%（图2C）。在停止使用胰岛素期间（第3个月的第10-11周），观察到目标范围时间以下（TBR）的增加，但两周后逐渐缓解。在1年终点时，患者的TIR在过去8个月中一直保持在98%，与基线TIR的43.18%相比有了显著改善（图2C）。与改善的FBG和TIR一致，患者的HbA1c值从基线的7.57%降低到第75天访问时的6.50%（图2D），与糖尿病诊断的推荐HbA1c标准下限一致。在第120天随访时，患者的HbA1c值降至5.37%，并在此后的非糖尿病范围内（5.7%）保持（图2D），实现了从移植后90-365天HbA1c7%的主要研究终点。FBG、TIR和HbA1c的改善以及实现不需要胰岛素均表明：在CiPSC-islet移植后，患者的血糖被控制。
2）安全性：未观察到治疗中出现的SAEs。在整个随访期间，未观察到严重低血糖事件。
3）移植后2周内，患者每日外源性胰岛素剂量需求从基线的54±0.9U/d开始减少（图2A）。从移植后第18天起，患者每日胰岛素剂量需求稳定下降，从43U/d开始。患者在移植后第75天实现了完全不需要胰岛素。此后，患者在1年的随访期间保持不需要胰岛素（图2A）。
4）CiPSC-islet移植后，患者空腹血清C肽水平从基线时无法检测到的水平迅速增加，并在移植后第二周达到59.6-102.6pmol/L的范围（图3A）。从第28天随访起，患者的空腹C肽水平进一步增加。在实现不需要胰岛素后，空腹C肽达到平台并波动在407.1至721.6pmol/L的范围内。在第120天随访时，C肽分泌的餐后反应性进一步改善，空腹水平为407.1pmol/L，餐后2小时水平为834.1pmolL。在口服葡萄糖耐量测试（OGTT）之前，患者的血糖水平从0小时的67mg/dL激增至3小时后的344mg/dL（图3B）。同时进行的C肽测量显示C肽水平无法检测（图3D），表明β细胞完全破坏且葡萄糖耐受性差。相比之下，在移植后第75天的随访中，患者的血糖水平在OGTT期间保持相对稳定（图3B）。2小时时的血糖测量值为155mg/dL，低于糖尿病诊断阈值（2小时后200mg/dL）。曲线下面积也显著减少（图3C）。同时，C肽水平在空腹状态下为589.2pmol/L，并在葡萄糖给药后2小时达到1,436.5pmol/L的峰值，显示出2.4倍的刺激（图3D）。从第180天随访起，患者的葡萄糖耐受性进一步改善，随后访问的OGTT表现相对稳定（图3B和3D）。2小时的血糖水平一致在83–87mg/dL之间，低于140mg/dL的正常范围。曲线下面积进一步减少并保持稳定。在第180、270和365天随访时的OGTT测试显示：C肽峰值水平分别为1,847.0、1,439.9和2,472.6pmol/L，而峰值C肽水平相对于空腹C肽水平的倍数变化分别为3.5、2.8和3.4（图3D）。这些数据表明，与第75天随访相比，自第180天随访起，移植体对口服葡萄糖给药的胰岛素分泌反应更强。患者的BETA-2评分从基线值0.13稳步上升至第75天随访时的21.42，最新的值为第365天随访时的41.83（图3E），表明CiPSC-islets在腹直肌前鞘下成功植入。综合这些结果，表明移植的CiPSC-islets具有良好的移植体功能，并在患者中恢复了内源性、葡萄糖反应性胰岛素分泌。
亮点二：采用了创新的化学重编程技术
化学重编程技术：这项研究采用了创新的化学重编程技术，使用特定的化学小分子而非传统的基因操作来诱导成熟细胞重返多能状态。
与传统的iPSCs不同，传统iPSCs是通过体细胞中转录因子的遗传过表达生成的，而CiPSCs的生成则采用非生物的、小分子化学物质作为重编程因子，这些重编程因子易于制造和标准化、非基因组整合、可扩展和微调。这种方法为生成适合治疗应用的人类PSCs（hPSCs）提供了一种根本不同的途径。除了生成hPSCs，开发策略以诱导PSCs分化为功能性类胰岛细胞（hPSC-islets）也是研究者团队和其他人几十年来的追求。最早的分化方案集中在从胚胎干细胞（ESCs）和iPSCs体外衍生出产生胰岛素的β样细胞。随后，后续研究专注于高效获取具有改善胰岛素分泌功能的β样细胞，从而生成功能性的hPSC衍生的β细胞。基于研究者使用胰腺发育基因标记的报告线路的工作，建立了一个高效的、优化的分化方案，用于从CiPSCs生成类胰岛细胞（CiPSC-islets），其转录组身份、组成和胰岛素分泌功能与原生人类胰岛相似。
该研究就是通过化学诱导方法，从患者自身的脂肪组织中提取间充质干细胞（ADSCs），并将其转化为多能干细胞（CiPSCs）。这些CiPSCs随后被分化为胰岛细胞（CiPSC-islets），并成功移植到一位T1D患者的腹直肌前鞘下。
亮点三：实现了自体移植的可行性
自体移植的可行性：研究展示了自体化学诱导的多能干细胞（CiPSCs）衍生的胰岛细胞（CiPSC-islets）在1型糖尿病患者中的移植是可行的，这为未来糖尿病的细胞治疗提供了新的方向。
本研究中的患者在强化胰岛素治疗下仍患有难以控制的糖尿病。为了改善血糖控制，患者此前在2017年接受了胰腺移植，但由于血栓并发症，一年后不得不移除。然而，由于她的PRA阳性状态，同种异体胰腺或胰岛移植将面临高风险的排斥。因此，对于这位患者来说，自体移植是一个宝贵的治疗选择。CiPSCs具有潜在的优势，可以用于临床制造自体干细胞。化学重编程方法中使用的小分子易于制造和标准化，并且高度可控、可扩展和成本效益高，这对于治疗细胞的标准制造至关重要。此外，与转录因子重编程的iPSCs相比，CiPSCs的潜在优势已在分析小鼠CiPSCs的研究中得到证实，这些研究表明CiPSCs在基因组稳定性和与胚胎干细胞（ESCs）相似的表观遗传特征方面可能有所改进。虽然需要进一步评估，但这些发现表明CiPSCs在临床应用中具有潜在优势。在这项研究中，研究者根据良好生产规范（GMP）合规生产了个性化的CiPSC-islets用于自体移植，这使得研究者能够首次报告CiPSC衍生细胞的临床移植。综合这些发现，表明化学诱导的自体PSCs用于细胞治疗是可行的，构成了一种可行的个性化医学策略。
亮点四：实现了临床前研究与临床研究的一致性
临床前研究与临床研究的一致性：在非人灵长类动物中的临床前研究中观察到的糖尿病改善和无肿瘤形成的特点，在人类患者中得到了验证。
在两项系统的临床前研究中评估了CiPSC-islets的安全性和有效性，这两项研究在非人灵长类动物中进行，在长期观察期间证明了糖尿病的改善和无肿瘤形成，表明了显著的治疗糖尿病的潜力。在这些临床前研究中，研究者还开发了适合hPSC-islets的移植策略。由于传统的通过肝门静脉灌注的胰岛移植存在某些限制，例如由瞬时血液介导的炎症反应（IBMIR）触发的急性移植损失，因此多年来一直在研究更优的移植位点以实现更优的移植存活。研究者发现，移植到腹直肌前鞘下的非肝位点，可以提高CiPSC-islets的存活和成熟，导致内源性胰岛素分泌的标志物C肽的分泌水平和刺激指数接近非糖尿病人类水平。这种自包含的腹膜外移植位点的其他重要优点包括注射部位的最小侵入性和成像的便利性。总之，这些研究为CiPSC-islets在人类患者中的临床转化奠定了基础。在这里，研究者首次报告了在1型糖尿病患者中自体移植CiPSC衍生的胰岛细胞的案例，这是一项探索性临床研究的一部分，结果在患者中实现了持续的胰岛素独立和恢复血糖控制。
亮点五：移植策略的创新：腹直肌前鞘下移植
移植策略的创新：研究团队开发了一种新的移植策略，将CiPSC-islets移植到腹直肌前鞘下，这种方法相比传统的肝内移植具有创伤小、操作简便、易于长期追踪观察等优点。
本报告首次描述了在人类腹直肌前鞘下进行干细胞衍生的胰岛移植。多年来，已报道了替代的胰岛移植位点，包括大网膜和前臂肌肉内位点。然而，与传统的肝内位点相比，并没有显示出明显的改善。本临床研究中看到的积极代谢数据与先前在非人灵长类动物中的临床前研究一致，在该研究中寻求为CiPSC-islets确定最佳的移植位点。比较了在非人灵长类动物中腹直肌前鞘下和肌肉内及皮下位点移植hPSC-islets，并发现腹直肌前鞘有利于PSC-islets的植入、血管化和功能成熟，与肝内移植相比，C肽分泌显著增加。这些发现表明，该部位的有利植入微环境可能是患者在移植后观察到的强大C肽分泌和相对快速的糖尿病逆转的潜在因素。另一项临床试验（NCT04786262）的数据最近宣布，该试验将hPSC衍生的胰岛移植到肝门静脉，其发现也表明移植后有积极的结果。在这项研究中，采用了肝外位点，这对于这位已有移植肝脏的患者来说是有利的选择。与肝内移植相比，腹直肌前鞘位点还包括其他安全考虑因素，如移植和成像的便利性以及位点保留移植体。在将CiPSC-islets移植到患者后，展示了可以通过超声和MRI定期成像移植体，必要时检测移植部位的形态变化。这种移植部位的常规安全监测的可能性是一个重要的进步，对于探索基于干细胞的细胞疗法至关重要。重要的是，这种移植部位支持必要时的移植体检索。结合我们的临床前研究，本报告中的临床数据支持这种移植策略的临床价值，并继续探索。
这些亮点显示了该研究在1型糖尿病治疗领域的重大突破和潜在的临床应用价值。
参考文献：
Wangetal.,Transplantationofchemicallyinducedpluripotentstem-cell-derivedisletsunderabdominalanteriorrectussheathinatype1diabetespatient,Cell(2024),
—END—
-科普情怀责任-
