301醫院研究結果：干細胞可減少糖尿病患者對外源性胰島素需求
干細胞治療糖尿病一直被看好，然而，長(cháng)期缺少系統及客觀(guān)的臨床依據作為支撐。去年的5月3日，由中國人民解放軍總醫院第一醫學(xué)中心（301醫院）的研究人員于發(fā)表在《干細胞研究與治療》雜志上的題為“Efficacy and safety of umbilical cord-derived mesenchymal stem cells in Chinese adults with type 2 diabetes: a single-center, double-blinded, randomized, placebo-controlled phase II trial ”的
II期臨床研究結果，很好的總結了干細胞（研究中采用的是臍帶間充質(zhì)干細胞）治療對于2型糖尿病的潛在價(jià)值。小編將其中部分內容摘選出來(lái)，僅供交流。
1背景
2型糖尿?。?/span>T2DM）是一種異質(zhì)綜合征，其特征是由于胰島素敏感性降低和胰島素分泌減少導致血糖控制進(jìn)行性惡化，由于其高患病率和嚴重發(fā)病率已成為全球人類(lèi)健康的嚴重威脅。飲食控制、體育鍛煉和降糖藥物已被證明可以暫時(shí)改善高血糖，但不能抑制T2DM的發(fā)病機制或降低發(fā)病率。因此，需要開(kāi)發(fā)更有效的治療T2DM的方法。
間充質(zhì)干細胞 (MSCs) 是一種成體干細胞，通過(guò)分泌多種細胞因子和免疫抑制分子，具有很強的抗炎和免疫調節能力[1,2]。其已成功應用于治療不同類(lèi)型的自身免疫性疾病，如中風(fēng)[3]、心肌梗塞[4]、類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節炎、系統性紅斑狼瘡[5，6]和移植物抗宿主病[7]。胰島中的慢性炎癥反應和免疫紊亂會(huì )導致胰島素抵抗、胰島β細胞破壞和T2DM的發(fā)病。因此，MSCs移植可能是T2DM的一種治療選擇。以往的動(dòng)物研究表明，MSCs治療通過(guò)促進(jìn)胰島恢復和減輕胰島素抵抗來(lái)改善高血糖[8 , 9]。此外，越來(lái)越多的臨床試驗報告了MSCs移植對T2DM患者的治療效果和安全性 [10 ,11,12,13,14 ,15,16,17,18,19, 20]。
MSCs可以來(lái)源于各種組織（例如，骨髓、脂肪組織和臍帶），MSCs的獲取或應用是沒(méi)有倫理爭議的。MSCs最初是從骨髓中分離出來(lái)的[21]，這被認為是用于治療T2DM [22]的最容易獲得的 MSCs來(lái)源。幾項臨床試驗證實(shí)了骨髓來(lái)源的MSCs (BM-MSCs)在T2DM中的治療潛力 [10, 12,14,15,16,17]。臍帶來(lái)源的MSCs (UC-MSCs)具有與BM-MSCs相似的免疫抑制特性，并且由于其低成本、無(wú)痛、高產(chǎn)量、快速收集和非免疫原性特征而具有治療T2DM的臨床潛力[19]。然而，很少有臨床研究專(zhuān)注于用UC-MSCs治療T2DM，也少有臨床試驗報道 UC-MSCs對T2DM患者胰島素抵抗的影響。因此，開(kāi)展了一項單中心、隨機、雙盲、安慰劑對照的II期試驗，以探討靜脈輸注UC-MSCs在T2DM患者中的療效和安全性。
2方法
研究設計和參與者
這項前瞻性、單中心、隨機、雙盲、安慰劑對照的II期試驗于2015年10月至2018年12月在中國人民解放軍總醫院第一醫學(xué)中心進(jìn)行。研究方案獲得批準PLAGH第一醫學(xué)中心倫理委員會(huì )（批準號：2013-107-01），符合赫爾辛基宣言指南。所有參與者在招募前都提供了書(shū)面知情同意書(shū)。該研究已在ClinicalTrials.gov上注冊（備案編號：NCT02302599）。
符合以下納入標準的患者符合入組條件：(1)年齡在20至65歲之間；(2)診斷為T2DM的時(shí)間< 20年（HbA1c水平在7.0%-12.0%之間）；(3)二甲雙胍穩定胰島素治療 (0.5-1.0 U/kg/天) 控制不充分≥ 3個(gè)月；(4 )空腹C肽水平≥1 ng/mL；(5)體重指數(BMI)為24-40 kg/m2.如果患者有酮尿癥、腫瘤、血清肌酐水平< 175μmol/L、先前診斷為心肌梗塞、當前心絞痛或心力衰竭、>1次主要血管事件、需要激光治療的視網(wǎng)膜病變、惡性高血壓、未干預的內分泌疾病、排除胰島素治療的職業(yè)、限制預期壽命的嚴重并發(fā)疾病、對研究方案的理解不足、藥物濫用、計劃懷孕和過(guò)敏體質(zhì)。
程序
人臍帶取自在中國人民解放軍第一醫學(xué)中心分娩的健康婦女。所有受試者均提供知情同意。所有程序均按照中國人民解放軍第一醫學(xué)中心倫理委員會(huì )指南進(jìn)行。UC-MSCs從靜脈和動(dòng)脈周?chē)哪z狀組織中分離出來(lái)，并通過(guò)表型分析和細胞分化試驗進(jìn)行表征，如前所述 [23, 24]。符合入選標準的患者被隨機分配接受靜脈輸注UC-MSCs（100mL）或相同劑量的安慰劑（UC-MSCs懸浮液，由含有3%人白蛋白和0.5 mL多種維生素的生理鹽水組成）肘關(guān)節靜脈輸注3次，間隔4周，觀(guān)察24小時(shí)后出院，無(wú)不良反應。本研究采用4代UC-MSCs，每次輸注UC-MSCs總數為1×106/kg。
出院后，每12周對患者進(jìn)行一次為期48周的隨訪(fǎng)，并要求在隨訪(fǎng)期間的不同時(shí)段進(jìn)行血糖自我監測（每周≥15次，包括5點(diǎn)曲線(xiàn)）。胰島素滴定基于外周血葡萄糖水平，目標空腹血糖水平在4.4和7.0 mmol/L之間。建議患者在住院和隨訪(fǎng)期間保持規律的飲食和健康的生活方式管理。如果在研究期間的任何時(shí)候患者的每日總胰島素劑量≤0.2 U/kg，則他們停止使用外源性胰島素并給予口服抗糖尿病藥以預防低血糖。如果患者在每日總胰島素劑量為>1.5 U/kg的情況下出現血糖不受控制，他們將停止研究，并根據患者病情調整降糖策略，預防糖尿病并發(fā)癥。
每12周評估一次胰島素需求和HbA1c水平。
3結果
人UC-MSC的表征
培養的人類(lèi)UC-MSCs具有雙極紡錘形和成纖維細胞樣形態(tài)，隨后檢查了貼壁細胞的免疫表型特征和多向分化潛能。細胞表達UC-MSCs的表面標志物，包括CD90、CD73和CD105，而UC-MSCs的陰性標志物，包括CD34、CD45和HLA-DR，均未檢測到. 此外，UC-MSCs 表現出對成骨細胞和脂肪細胞的分化潛力。
研究人群
2015年10月至2018年12月期間，篩選了183名患者的資格，最終招募了91名患者。入組受試者被隨機分配接受UC-MSCs移植（n =45）或安慰劑（n=46）。共有73名（86.8%）患者完成了試驗，其中UC-MSCs組37名（82.2%）患者和安慰劑組36名（78.3%）患者。安慰劑組中的兩名患者未完成所有治療。2例患者因不良事件退出，兩組均失訪(fǎng)6例。兩組患者在基線(xiàn)時(shí)的人口統計學(xué)和臨床特征是平衡的。
患者的基線(xiàn)特征。數據顯示為平均值，GIR為葡萄糖輸注率。
療效
與安慰劑組相比，UC-MSCs組有更多患者達到主要終點(diǎn)。治療后48周，UC-MSCs組20%的患者達到HbA1c<7.0%和每日外源胰島素降低≥50%的目標，而安慰劑組為4.55%。兩組之間比率差異的95% CI為2.25-28.66%。
隨訪(fǎng)9-48周時(shí)HbA1c水平< 7.0%且每日胰島素用量降低≥50%的患者的百分比
在兩組中，與其各自的基線(xiàn)值相比，9、20、32和48周的每日胰島素需求量逐漸減少（與兩組基線(xiàn)相比，p<0.01）。然而，在9、20、32和48周時(shí)，UC-MSCs組患者的胰島素需求仍低于安慰劑組（0.50±0.18vs0.63±0.19 U/kg/天，p?<0.01；0.50±0.24vs0.58±0.24U/kg/day,p>0.05;0.49±0.24vs0.59±0.27 U/kg/day, p>0.05; 0.45±0.25vs0.57±0.26U/kg/day,p< 0.05）（圖2A）。兩組在相同時(shí)間點(diǎn)的總胰島素劑量觀(guān)察到相似的模式（38.80±15.89vs49.75±14.92U/天，p<0.01; 37.81±19.87vs45.56±19.14 U/天，p>0.05；37.32±19.63與46.19±21.85 U/天，p>0.05；34.51±20.19vs45.19±21.21 U/天，p<0.05）（圖2B）。在9、20、32和48周時(shí)，UC-MSCs組的胰島素減少百分比顯著(zhù)高于安慰劑組（30.00%vs12.77%，p<0.01；27.83%vs15.25%，p<0.01 ; 24.44% vs 10.24%, p < 0.05, 27.78%vs15.62%, p<0.05）（2C）?？傮w而言，13.5% (5/37) 的患者在UC-MSCs 移植后8-24周（12±7.6周）內不再使用胰島素，并且在37.2±15.2周內沒(méi)有重復使用胰島素。而安慰劑組中的所有患者除外。
UC-MSCs移植后HbA1c水平下降，治療后9周降幅最大，隨訪(fǎng)20、32、48周略有升高；然而，它們仍然低于基線(xiàn)值。此外安慰劑組的HbA1c水平在9周時(shí)略有下降，然后逐漸升高至較高水平。隨訪(fǎng)期間UC-MSCs組HbA1c水平低于安慰劑組（?9周和48周p <0.01，20周p<0.05，32周p<0.05）兩組）（圖2D）。UC-MSCs組的HbA1c水平在48周時(shí)下降了1.31%，而對照組僅下降了0.63%（p=0.0081）。與安慰劑組相比，UC-MSCs的更多參與者在9、20、32和48周時(shí)達到了目標HbA1c水平（<7.0%）。這些結果表明了UC-MSCs移植在T2DM中的治療潛力。
UC-MSCs 組的空腹C肽水平在治療后沒(méi)有顯著(zhù)變化，但安慰劑組下降（圖3A）。UC-MSCs 組中胰高血糖素刺激的C肽水平倍數變化在9周時(shí)增加，在20周和48周時(shí)逐漸降低。安慰劑組C肽水平的倍數變化逐漸降低。UC-MSCs 組中的AUCC-pep在9周和20周時(shí)增加，在48周時(shí)略有下降，安慰劑組逐漸下降。這些結果表明，UC-MSCs并未顯著(zhù)改善T2DM患者的胰島β細胞功能。
用UC-MSCs或安慰劑治療后的胰島β細胞功能和胰島素抵抗。
HEC結果顯示，UC-MSCs移植有效降低了T2DM患者的胰島素抵抗。安慰劑組在基線(xiàn)和9周和48周的GIR分別為3.26、3.26和3.60 mg/min/kg（與基線(xiàn)相比p>0.05），UC-MSCs組的GIR分別為3.12、3.97和分別為4.76 mg/min/kg（?與基線(xiàn)相比，第9周和第48周時(shí)p<0.01）（兩組之間在第?9周時(shí)p<0.05，在第48周時(shí)p<0.01）。
安全性
所有不良事件總結在表3中。UC-MSCs組中的兩名患者退出試驗。一名女性患者有10年的高血壓和高血脂病史，在第三次輸注UC-MSCs后1個(gè)月出現腦梗塞。治療兩個(gè)月后康復。一名男性患者在第三次輸注UC-MSCs后3個(gè)月因意外導致股骨頸骨折。在與獨立裁決委員會(huì )討論后，認為這些事件與UC-MSCs治療無(wú)關(guān)。
在安慰劑組中，一名患有胰島素自身抗體（IAA）陽(yáng)性的患者和一名患有增生性貧血的患者退出了試驗。一名患者被診斷為甲狀腺乳頭狀癌，一名患者在最后一次就診時(shí)被診斷為前列腺癌；因此，他們停止了這項研究。在研究期間沒(méi)有報告與治療相關(guān)的死亡。其他患者腫瘤標志物未見(jiàn)陽(yáng)性，影像學(xué)檢查未發(fā)現腫瘤。體質(zhì)檢查和實(shí)驗室測試顯示，在隨訪(fǎng)的48周內沒(méi)有其他與UC-MSCs相關(guān)的副作用。所有患者 (n=91) 仍在接受潛在遲發(fā)性副作用的隨訪(fǎng)。
4討論
這項前瞻性、單中心、隨機、雙盲、安慰劑對照的II期試驗表明，與安慰劑組相比，在肘關(guān)節靜脈輸注UC-MSC可使更高比例的患者達到目標HbA1c水平<7.0%和降低每日胰島素用量，48周時(shí)≥50%。UC-MSCs 治療減少了每日胰島素需求，降低了HbA1c水平，并以時(shí)間依賴(lài)性方式改善了胰島素抵抗。未發(fā)生與UC-MSCs移植相關(guān)的重大不良事件。這些結果表明了UC-MSCs移植治療T2DM是安全和有效的。
2009年，Bhansali等人首先表明BM-MSCs移植顯著(zhù)降低了10名T2DM患者的胰島素需求并提高了刺激的C肽水平[10]。隨后，多項研究證實(shí)了BM-MSCs和胎盤(pán)來(lái)源的MSCs在T2DM治療中的有效性和安全性 [11,12,13,14,15,16,17]，包括三個(gè)前瞻性、隨機、單盲安慰劑對照研究 [14,15,17]。UC-MSCs具有低免疫原性，容易獲取和不涉及倫理問(wèn)題 [25]。因此，它們可能是糖尿病細胞療法的新來(lái)源。三項研究使用UC-MSCs移植治療人類(lèi)T2DM。一項研究中的患者的胰島素需求減少≥50%受試者）。然而，這些指數在接下來(lái)的3-6個(gè)月內惡化 [18]。在另一項研究中，18名T2DM患者接受3次UC-MSCs靜脈輸注，間隔2周，共6個(gè)月。結果顯示，18名患者中有8名對治療有反應，表現為空腹和餐后血糖水平降低；然而，治療前后的胰島素劑量沒(méi)有顯著(zhù)差異[19]。
在另一項試驗中，6名T2DM患者接受兩次靜脈輸注UC-MSCs治療，間隔2周，隨訪(fǎng)時(shí)間≥24個(gè)月。1/2的患者25至43個(gè)月之間不再使用胰島素。其余患者繼續需要注射胰島素，但劑量明顯減少[20]。這些研究初步證實(shí)了UC-MSCs治療T2DM的療效。然而，治療后胰島素需求的結果并不一致。在這項雙盲、隨機、安慰劑對照研究中，與安慰劑組相比，UC-MSCs組中更多的患者在治療后48周達到了主要終點(diǎn)，并且在UC-MSCs治療后胰島素需求量呈時(shí)間依賴(lài)性下降方式，這表明 UC-MSCs治療T2DM的療效。然而，我們的UC-MSCs組中胰島素減少的百分比和無(wú)胰島素患者的比例低于其他研究中報道的，這可能是由于入組受試者的異質(zhì)性所致。
既往研究表明，T2DM患者的HbA1c水平在UC-MSCs移植后逐漸下降1.2%，在治療后3 個(gè)月和6個(gè)月觀(guān)察到最大下降，并在12個(gè)月時(shí)略有上升[18]。在本研究中，UC-MSCs組的HbA1c水平下降1.31%，達到目標HbA1c水平（<7%）的患者百分比在第9周時(shí)最高（55.56%），并維持在約40%。我們的UC-MSCs組中HbA1c變化的趨勢與其他研究中發(fā)表的使用 UC-MSCs移植治療T2DM患者的情況相似。此外，與其他治療T2DM的常見(jiàn)降糖藥相比，我們的UC-MSCs輸注實(shí)現了HbA1c水平下降的情況相似，這證實(shí)了UC-MSCs治療T2DM的高效性。
動(dòng)物研究表明，間充質(zhì)干細胞移植通過(guò)促進(jìn)殘留β細胞復制、改善胰島自噬功能、促進(jìn)胰島β細胞表型去分化和胰島局部微環(huán)境中巨噬細胞的極化修復[26 , 27]。此外，一些臨床研究探討了UC-MSCs對T2DM患者胰島β細胞功能的影響。他們發(fā)現空腹血清C肽水平在 UC-MSCs移植后6個(gè)月逐漸升高至峰值，然后在12個(gè)月略有下降。同樣，另一項研究發(fā)現，UC-MSCs輸注后四個(gè)時(shí)間點(diǎn)（OGTT 0、1、2 和3小時(shí)）血漿C肽水平?jīng)]有顯著(zhù)變化[19]。在UC-MSCs組中沒(méi)有觀(guān)察到空腹血漿C肽水平的顯著(zhù)改善。UC-MSCs 輸注后胰高血糖素刺激的C肽水平和AUCC-pep暫時(shí)升高然后逐漸降低至基礎水平。動(dòng)物研究表明，β細胞去分化而不是細胞凋亡是T2DM 的主要因素。UC-MSCs治療是逆轉T2DM中β細胞去分化的有前景的策略。由于UC-MSCs的逆轉作用在β細胞分化的早期階段更強烈[28]，因此長(cháng)期患病的患者胰島β細胞功能的改善并不明顯。這提示了疾病發(fā)生早期用UC-MSC早受益。
MSCs輸注已被證明可改善動(dòng)物T2DM模型中的胰島素抵抗。BM-MSCs輸注通過(guò)激活胰島素受體底物1/蛋白激酶B信號通路，以改善T2DM大鼠的胰島素抵抗[9]。UC-MSCs通過(guò)誘導脂肪組織巨噬細胞進(jìn)入抗炎表型來(lái)降低2型糖尿病大鼠的胰島素抵抗 [29]。此外，脂肪來(lái)源的間充質(zhì)干細胞通過(guò)調節肝臟葡萄糖代謝改善2型糖尿病大鼠的高血糖癥 [30]。據報道，UC-MSCs通過(guò)抑制NLRP3炎癥小體介導的炎癥來(lái)改善T2DM大鼠肝臟和脂肪組織中的胰島素抵抗[31]。很少有臨床研究關(guān)注UC-MSCs對T2DM胰島素抵抗的影響。在本研究中，我們證明UC-MSCs輸注以時(shí)間依賴(lài)性方式顯著(zhù)減輕胰島素抵抗，這表明 UC-MSCs治療可有效改善T2DM中的胰島素抵抗。
UC-MSCs對多種疾病的治療效果已有報道，未見(jiàn)明顯不良反應報道[32 , 33]。在我們的研究中，一名患者因長(cháng)期未控制的高血壓和高脂血癥而患腦梗塞，這與輸注UC-MSCs無(wú)關(guān)，未發(fā)現細胞相關(guān)的免疫反應或腫瘤形成。安全性評估表明，通過(guò)靜脈輸注給予UC-MSCs在T2DM患者中具有良好的耐受性。但需要進(jìn)一步觀(guān)察可能的移植并發(fā)癥。
這項研究是一項單中心試驗，招募了少量中國患者。入組受試者的年齡、T2DM病程、胰島 β細胞功能狀況和胰島素抵抗具有高度異質(zhì)性。因此，該結果不能擴展到所有T2DM患者。由于我們的患者接受了短期隨訪(fǎng)，因此需要長(cháng)期隨訪(fǎng)來(lái)驗證當前的研究結果。未來(lái)需要更多病例數的良好對照研究來(lái)闡明靜脈輸注UC-MSCs治療T2DM的有效性和安全性。
5結論
這項前瞻性、單中心、隨機、雙盲、安慰劑對照試驗表明，通過(guò)靜脈輸注給予UC-MSCs是一種安全有效的方法，可以減少外源性胰島素需求并減輕T2DM患者的胰島素抵抗。UC-MSCs移植可能是T2DM的潛在治療選擇。