1、人臍血造血干細胞治療1型糖尿病的過程1簡介 干細胞在人大多數的組織中具有特征性。它們有助于組織分化，發育，再生，重塑，及補充因為年齡增長和/或因病變導致的組織缺損。這些組織特異性干細胞通常會顯示很大的異質性，在以細胞為基礎的治療中難以被分離。作為一種特殊的組織，臍帶作為橋梁使發育中的胚胎或胎兒與胎盤連接，臍帶血在臍帶中循環。在早期胚胎發育的第三周臍帶形成并開始發育，胎兒是通過一個連接柄連接（即臍帶初期）胎盤。胚胎發育過程中，胎盤和胎兒通過臍帶進行氧氣和營養的交換。分娩后，臍帶血液和/或他們的干細胞可以很容易地收集并應用于臨床。它已經被廣泛的臨床證據證明：對捐贈者不會有害、沒有倫理道德方面的問題

2、、移植物抗宿主?。℅VHD）的低風險和快速可用性1。人類臍帶血的獨特性為再生醫學提供了一種可以作為替代源的干細胞。 1型糖尿病（T1D）是T細胞介導誘變的自身免疫性疾病，它導致胰島細胞缺乏。全世界數百萬T1D患者的必須靠每天注射胰島素以維持生命。但是，它不能治愈。迄今為止，人們通過調查研究許多方法，以治愈T1D 2-9。總之，自體免疫的控制是預防和治療T1D的重中之重，然后由-細胞替代和重構胰島的功能（例如，胰島移植和干細胞衍生的胰島素分泌細胞）。如果不加以解決，自體免疫細胞能破壞這些-細胞的代替者，并限制他們在潛在治療中的能力。由于T1D內在的自體免疫反應和免疫調節的多克隆、全球性問題的性質

3、，在預防試驗中分別針對不同免疫系統的治療T1D方法都沒有成功 3。因此，個體化療法已經被提出以進行免疫干預。在治療因為胰島細胞缺乏而導致的T1D方面，干細胞更有希望。長期以來，大部分干細胞的工作重點放在了使其向特定的生理功能分化。近年來，越來越多的證據表明，干細胞作為免疫調節劑，可導控制免疫反應，這可能反過來成為一種新的方法來克服T1D的4,7,10自身免疫功能。免疫調制的多面性可以實現干細胞的體外培養。在共同培養中，T1D衍生的T效應細胞和/或調節性的T細胞可以在CB - SC或MSC細胞間的沖撞和溶解而形成的良好微環境中被改造4,10,11。這次審查把著重點放在了臍帶血干細胞在T1D研究中

4、得到的最新進展上。針對這些細胞使用中的三個關鍵內容：控制自身免疫、胰島-細胞群的保護、克服胰島素細胞的短缺。 2臍帶血干細胞簡介 人臍帶血干細胞包括造血干細胞（HSC）、多能干細胞（CB - SC）臍帶血衍生的特定干細胞 、間質干細胞（MSC），內皮細胞的祖細胞(EPC)、單核細胞衍生的干細胞13。HSC、MSC和EPC的特征性表型在最近已被回顧過14。在這里，我們著重在干細胞的新類型：CB -SC。我們經過研究發現CB-SC可以憑借自身的獨特特性吸附到一個非組織培養處理的塑料培養皿表面10,12（圖1）。表型特征表明，CB-SC可以顯示胚胎細胞標記物（如轉錄因子OCT- 4和Nanog的階段

5、特異性胚胎抗原（SSEA-3和SSEA - 4）和白細胞共同抗原CD45，但是它們對血細胞譜系具有不利的影響（例如，CD1a，CD3，CD4，CD8 CD11b， CD11c， CD13，CD14，CD19，CD20，CD34，CD41a，CD41b，CD83和CD133）。此外，CB-SC在主要組織相容性復合體（MHC）抗原中表達非常低的免疫原性，不會刺激同種異體淋巴細胞增殖11,12。他們可以使在三個不同的誘導物中產生三個衍生層細胞（圖1）。更具體地說，CBSC可以已一個緊密的形態貼附在培養皿的表面并且可以抵抗一般的分離方法（胰酶/ EDTA），因此可以很容易的收集共同培養后的懸浮細胞10

6、-12。在體外和體內的實驗均已經證明了的CB - SC治療 T1D的潛力。3控制自身免疫及相關的分子機制3.1抑制病人的T1D源性胰島-細胞的增殖特異性T細胞克隆糖尿病 在健康的捐助來源的T細胞，會CB鈧顯示通過表面分子計劃死亡配體-1（PD的- L1）和分泌的一氧化氮（NO）11一對CD4 + T細胞和CD8 + T細胞的免疫調節，具有類似的機制作為海安4,15免疫調節。會CB鈧，可顯著抑制細胞增殖有絲分裂原植物血凝素（PHA）的刺激淋巴細胞11。為了進一步確定的CB - Sc在T1D的治療潛力，我們探討胰島-細胞的CB鈧直接調制谷氨酸脫羧酶（GAD）的特異性CD4 + T細胞克隆產生的T1

7、D患者。結果表明，這種T細胞與抗原提呈細胞（APC）和不同劑量谷氨酸脫羧酶肽刺激的克隆增殖顯著，尤其在較控制組的CBSC沒有存在的CB -資深大律師（圖2下降）。這進一步抑制了水流對羧基琥珀酰亞胺酯（CFSE）流式細胞儀確認標記的T細胞（數據未顯示）。因此，這些數據表明，會CB -資深大律師有可能抑制谷氨酸脫羧酶特異性T細胞。 3.2預防和逆轉1型糖尿病糾正缺陷的調節性T細胞的功能 調節性T細胞（Tregs）代表專門T細胞亞群可以播放通過它們對自身反應性T細胞的抑制效應影響，在維持平衡和自我容忍至關重要的作用16。雖然效應T細胞或缺陷抗原提呈細胞可以發揮作用，越來越多的證據表明，無論是在調節型

8、T細胞異常細胞數量或功能外，與啟動和T1D進展相關無論是在糖尿病患者和動物模型16， ，17。Tregs的手法正在成為發展成功的免疫預防和治療T1D最有吸引力的研究熱點。我們是第一組使用會CB - SC來糾正功能缺損的CD4 + +調節性T細胞CD62L的，從而預防糖尿病的發生和逆轉顯性糖尿病是一種自身免疫性引起的糖尿病非肥胖糖尿?。∟OD）小鼠模型7,10 。機理研究表明，糖尿病的控制與全身免疫Th1/Th2細胞因子的改變，包括恢復平衡血液中，以及在相關的地方性法規胰島通過一個獨特的分布格局轉化生長因子-1（'轉化生長因子-1環'）可以保護對淋巴細胞浸潤胰島細胞。此外，在T1

9、D患者的臨床試驗還表明，調節性T細胞發揮了自身免疫控制至關重要的作用。哈勒等人。指出，自體臍血輸注是安全的，并提供一些內源性胰島素生產兒童虧損T1D由于臍帶血中調節性T細胞的功能強大的群體減速18。 4保護胰島細胞質量和相關的分子機制 4.1基底膜修復胰島 生理健康的胰島顯示一個專門的地下室位于胰島周圍的膜致密的毛細血管網。 511層粘連蛋白是人體胰島基底膜的重要組成部分19。作為天然屏障，這些基底膜起到保護胰島結構的關鍵作用，對胰腺微環境平衡，優化胰島功能（例如，胰島素的表達，-細胞功能和增殖）19,20維護。從鼠胰島不同，Virtanen等。揭示了人類胰島的獨特功能;的毛細血管基底膜的雙重

10、包圍19。這些天然屏障形成打擊T1D自體免疫性破壞的前線。使用NOD小鼠模型，歐文，羅杰斯等人。發現，標志著胰島基底膜降解和破壞性的自身免疫性胰島炎發病T1D發展21。綜合胰島基底膜恢復將是至關重要的一個T1D治愈。 4.2形成轉化生長因子-1環 在發病的T1D，胰島結構受到破壞，自身免疫細胞的浸潤10。重要的是，我們發現，調節性T細胞治療可以重新mCD4CD62L胰島細胞結構，就證明了這事實，即在糖尿病NOD小鼠的治療與mCD4CD62L Tregs的胰島表現出類似的模式和-細胞分布，在正常胰島指出非糖尿病NOD小鼠10。轉變增長factorbeta（轉化生長因子-）是一種多效生長因子，是由

11、大多數細胞在人體內產生的。據了解，轉化生長因子-1是對生產和細胞外基質重新建模，通過對基質細胞的影響關鍵調節因子。由于轉化生長因子-1對內分泌的-細胞分化多種功能22和基質細胞重排22-24中，“轉化生長因子-1圈”的形成可能在這個小島架構重組的關鍵作用。 4.3促進血管 胰島細胞是高度血管組織收到總胰腺血流量5-10。由于生產的血管生成因子如血管內皮生長因子- A（血管內皮生長因子- A）和血管生成素1的胰島，胰島內的血管是一個比周圍的外分泌組織的更大的密度，并襯以孔的內皮細胞25,26。這豐富的血液循環提供營養和氧氣的胰島細胞，從而胰島分泌激素的轉移到靶組織。這種生理功能受到破壞，在自體免

12、疫細胞和T1D需要為治療的T1D解決。人臍血包含幾個潛在的內皮產生細胞，可能有助于血管生成和血管重建受損的胰島。例如，金等。調查在體內血管的臍血源性內皮祖細胞的潛力。他們發現，臍帶血內皮祖細胞形成正常運轉的血管，為超過4個月。這些船只展覽正常的血液流動，燙發，選擇性大分子和白細胞內皮細胞的相互作用誘導反應的細胞因子活性與正常血管27。我們和其他人已經證明，細胞CD14 +單核細胞可以脫分化成干細胞，讓引起內皮細胞6,13,28。海安擁有人通過他們對血管內皮細胞的分化和再生修復療法的巨大潛力。使用聯合培養模式，公園等。指出，臍血源性海安可以提高生存率，功能和血管生成/通過的營養分子的胰島分泌血運

13、重建，包括白細胞介素6（IL - 6的），血管內皮生長因子- A（血管內皮生長因子- A）的肝細胞生長因子（肝細胞生長因子）和轉化生長因子-（轉化生長因子-）29。最后，在體外數據表明，我們會CB -資深大律師可以為內皮樣細胞中的轉VEGF治療12的存在。 5促進細胞再生（新生） 5.1促進細胞的復制 我們以前的工作證實，與mCD4CD62L Tregs的治療，不僅削弱了自身免疫反應，而且消除了通過對胰島細胞再生和胰島正常結構（和細胞比例）10恢復促進高血糖。 細胞的增殖與從頭一個細胞增殖核標記Ki67高表達，為在總細胞團領導指出后mCD4CD62L調節性T細胞治療糖尿病NOD小鼠在正常血糖增

14、加帳戶。分子機理的研究顯示，轉化生長因子-信號可能導致細胞再生后，在公開糖尿病NOD小鼠mCD4CD62L Tregs的治療7。 5.2臍血干細胞分化為胰島素分泌細胞細胞 臍血造血干細胞能夠分化為功能性insulinproducing細胞誘導的反應不同，如下列研究的支持。在體內分化表明，會CB鈧能給用藥后的化學菌素（注射STZ）上升到功能性胰島素分泌細胞誘導的糖尿病NOD - SCID小鼠，如人類的C -肽在小鼠血漿和減少生產顯示高血糖12。在另一項實驗表明，體內約25展覽移植，移植后9周生產人胰島素，有趣的是，數量和親胰島素轉錄含細胞數量增加時，動物的例行部分胰腺，移植后15天30 。此外，

15、不同誘導劑處理可以變成insulinproducing胰島樣結構，臍血源性海安的共表達胰島素和Cpeptide和其他細胞相關的分子標記31,32。這是相對于骨髓海安33。利用已建立的協議，區分對胰腺癌細胞表型，丹納等小鼠胚胎干細胞（ESCs）。表明，臍血源性系負的CD133 +和CD34 +細胞可為胰島素分泌細胞分化34。因此，這些數據證明了概念，臍帶血干細胞能產生胰島素。然而，在體內評估是需要進一步證明，在體外分化產生胰島素的細胞這些都是真的在血糖控制功能。 5.3誘導多能干細胞（iPS） 的iPS生成可以規避者不足和alloimmunity完全。焦爾杰蒂等。從臍血產生的iPS使用只有兩個因

16、素在2周，而無需額外的化學化合物35需要（OCT4和SOX2的）逆轉錄病毒轉導。 Maehr等。顯示，iPS細胞可以從患者與T1D重新編程，生成的三種轉錄因子（Oct4的SOX2的指出，KLF4）成年成纖維細胞。 T1D特定的iPS細胞具有全能性的標志12，可為胰島素分泌細胞分化36。對能干的臨床應用是一個很長的路要走，由于移植細胞的可能性，可以想像其在體內改變表型和功能，并已對病人有害影響。在表型或可能造成這種變化取決于病人的基因型或暴露于環境因素，如感染36,37。重要的是使這一重要的是不能容忍的T1D患者自身免疫功能模塊;否則，他們是會被迅速認可和自體免疫細胞破壞37。這些主要障礙需要解

17、決之前的iPS成為T1D真正治愈。 6結論 自第一個兄弟姐妹捐助者臍血移植是由魯賓斯坦在1988年完成38，臍帶血移植已廣泛應用作為替代安全和快速輸血血源在診所。有不同類型的臍血干細胞，保持了很大的希望處理很多方面的T1D的治療研究。成功的細胞療法取決于解決T1D的三個關鍵問題同時進行。但是，使用目前的銀行技術，自體臍血干細胞可用于治療T1D患者18,39，無需進行HLA配型的需要。重要的是，新興的臨床證據40表明，臍血干細胞（如CD34 +造血干細胞）可分為由于其低免疫原性收件人移植無關。臍血移植的主要缺點是干細胞限制其實際應用數量較少。因此，前體外擴增需要產生足夠數量的細胞，同時保留干細胞的特性。臍血干細胞能“教育”患者的免疫細胞減少自身?，F在的挑戰是如何利用這些干細胞為目標的T1D自身免疫反應，全身或局部？在人類，由于可能比較復雜的T1D的自身免疫反應，包括身體，心理，社會和環境因素觸發，綜合治療法是一個真正的T1D治愈必要的。精確的臍血干細胞的分子機制的了