基因細(xì)胞與Ⅰ型糖尿病

摘要目前Ⅰ型糖尿病的基因治療領(lǐng)域取得眾多進(jìn)展，如轉(zhuǎn)入凋亡基因異種胰島細(xì)胞以阻斷免疫反應(yīng)，通過各種策略將內(nèi)分泌細(xì)胞系、肝細(xì)胞及成纖維細(xì)胞等經(jīng)基因工程構(gòu)建成能分泌成熟胰島素的細(xì)胞，其分泌作用需受正常調(diào)控，本文對有關(guān)進(jìn)展作以綜述。

Ⅰ型糖尿病由胰島β細(xì)胞自身免疫破壞所致，常規(guī)治療是定期注射胰島素。然而血糖難以達(dá)到功能良好的β細(xì)胞自然分泌胰島素的控制狀態(tài)，急性并發(fā)癥（低血糖及酮癥酸中毒）偶爾發(fā)生，慢性并發(fā)癥仍為威脅糖尿病患者的主要危險(xiǎn)[1]。為建立內(nèi)源性胰島素分泌系統(tǒng)，胰腺或胰腎聯(lián)合移植已做了嘗試，但需長期免疫抑制治療，亦有較高的失敗率。從異體分離β細(xì)胞移植也存在諸多缺陷，且胰腺供體有限。目前試圖替代人β細(xì)胞，首先利用異種胰島或β細(xì)胞系；其次是對非胰島素的細(xì)胞必需具有下列特性：

①表達(dá)GK和Glut2；

②低表達(dá)高親和力的已糖激酶（HK）；

③表達(dá)激素原轉(zhuǎn)換酶PC2、PC3，能有效加工胰島素原成胰島素；

④能將胰島素釋放到細(xì)胞外的分泌系統(tǒng)。然而僅β細(xì)胞具有所有這些特性，因而已探索對某些細(xì)胞進(jìn)行改造。

1細(xì)胞的基因工程構(gòu)建

1.1異種胰島細(xì)胞胎豬胰島移植用于Ⅰ型糖尿病具有較好的療效且取材便利，然而因排斥顯著療效難以持久[2]。FasL受體表達(dá)在免疫細(xì)胞表面，F(xiàn)as-L與Fas受體相互作用可誘導(dǎo)免疫細(xì)胞凋亡，故該作用在維持免疫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)及免疫耐受中發(fā)揮重要作用。Lau研究顯示同時(shí)移植經(jīng)基因工程處理能表達(dá)Fas配體（FasL）的肌纖維細(xì)胞，可明顯延長移植胰島細(xì)胞存活期。但半數(shù)以上的小鼠仍在80天內(nèi)移植物失效，部分由于肌纖維細(xì)胞停止表達(dá)Fas-L[3]，如何使Fas-L長期表達(dá)尚需進(jìn)一步研究。

1.2細(xì)胞株構(gòu)建

β細(xì)胞類細(xì)胞系顯然是一類較符合生理的胰島替代物，經(jīng)構(gòu)建的細(xì)胞株可大量獲得。在轉(zhuǎn)基因小鼠胰島細(xì)胞中定向表達(dá)SV40大T（SV40largeT）抗原可導(dǎo)致胰島素瘤，已作為細(xì)胞株的來源[4]。這引起細(xì)胞對葡萄糖刺激的胰島素反應(yīng)存在缺陷，表現(xiàn)為反應(yīng)減弱或過強(qiáng)，可能與葡萄糖感應(yīng)器：葡萄糖磷酸化酶（GK）和葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體（Glut2）的表達(dá)異常有關(guān)[5]。同時(shí)盡管未免疫隔離的細(xì)胞將被免疫系統(tǒng)殺滅，但這種永生型細(xì)胞移植于人體需要微包囊化。

1.3神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞

早在1983年有人曾對神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞株（一種分泌ACTH細(xì)胞株，AtT20）作生物改造，用病毒啟動(dòng)子調(diào)控人胰島素cDNA轉(zhuǎn)錄獲得初步結(jié)果。在胰腺特異性啟動(dòng)子調(diào)控下GK基因可在AtT20表達(dá)，用表達(dá)載體轉(zhuǎn)染后則表現(xiàn)出葡萄糖刺激的胰島素釋放[6]。正常的葡萄糖感應(yīng)不僅需要表達(dá)Glut2，而且需要類似于正常β細(xì)胞的GK/HK活性比值[7]。最近有學(xué)者將胰島素原表達(dá)載體直接導(dǎo)入NOD小鼠的垂體間葉POMC分泌細(xì)胞，能大量分泌成熟胰島素，而這些細(xì)胞不受針對胰島細(xì)胞的自身免疫破壞，將一定量的構(gòu)建細(xì)胞移植于NOD糖尿病小鼠，高血糖及糖尿病癥狀完全恢復(fù)，與胰島細(xì)胞自體移植相比，顯示分泌活性更高，再血管化更明顯[8]。1.4肝細(xì)胞

經(jīng)基因工程構(gòu)建的外源型細(xì)胞株用于Ⅰ型糖尿病存在各種障礙，已促使許多研究著眼于內(nèi)源性細(xì)胞。除胰島細(xì)胞外肝細(xì)胞是含有葡萄糖感應(yīng)器（Glut2及GK）唯一的體細(xì)胞，許多肝臟特異性基因受生理性葡萄糖調(diào)控，故作為Ⅰ型糖尿病基因治療的靶細(xì)胞尤為引人關(guān)注。然而肝細(xì)胞不具備有葡萄糖控制胞吐作用的分泌顆粒，也無貯存分泌性蛋白的隔離區(qū)。當(dāng)血糖升高時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)早相胰島素分泌。肝細(xì)胞也不具有切除C肽所需的激素原轉(zhuǎn)化酶（PC2和PC3），故不能加工胰島素原分子[9]。因而，針對肝細(xì)胞作為分泌胰島素細(xì)胞存在上述缺陷，有關(guān)研究不斷深入。Valera在磷酸烯醇式丙酮酸羧基酶（PEPCK）基因調(diào)控區(qū)控制下，得到表達(dá)人胰島素原基因的轉(zhuǎn)基因小鼠，從肝細(xì)胞分泌的胰島素原具有生物活性，該動(dòng)物呈現(xiàn)血糖正常且健康善良好，經(jīng)鏈脲佐菌素（STZ）處理轉(zhuǎn)基因小鼠后，胰島素mRNA水平較STZ處理的非轉(zhuǎn)基因的對照鼠增加，且血中C肽增加，血糖水平下降達(dá)40%[10]。