基因细胞与Ⅰ型糖尿病

摘要目前Ⅰ型糖尿病的基因治疗领域取得众多进展，如转入凋亡基因异种胰岛细胞以阻断免疫反应，通过各种策略将内分泌细胞系、肝细胞及成纤维细胞等经基因工程构建成能分泌成熟胰岛素的细胞，其分泌作用需受正常调控，本文对有关进展作以综述。

Ⅰ型糖尿病由胰岛β细胞自身免疫破坏所致，常规治疗是定期注射胰岛素。然而血糖难以达到功能良好的β细胞自然分泌胰岛素的控制状态，急性并发症（低血糖及酮症酸中毒）偶尔发生，慢性并发症仍为威胁糖尿病患者的主要危险[1]。为建立内源性胰岛素分泌系统，胰腺或胰肾联合移植已做了尝试，但需长期免疫抑制治疗，亦有较高的失败率。从异体分离β细胞移植也存在诸多缺陷，且胰腺供体有限。目前试图替代人β细胞，首先利用异种胰岛或β细胞系；其次是对非胰岛素的细胞必需具有下列特性：

①表达GK和Glut2；

②低表达高亲和力的已糖激酶（HK）；

③表达激素原转换酶PC2、PC3，能有效加工胰岛素原成胰岛素；

④能将胰岛素释放到细胞外的分泌系统。然而仅β细胞具有所有这些特性，因而已探索对某些细胞进行改造。

1细胞的基因工程构建

1.1异种胰岛细胞胎猪胰岛移植用于Ⅰ型糖尿病具有较好的疗效且取材便利，然而因排斥显著疗效难以持久[2]。FasL受体表达在免疫细胞表面，Fas-L与Fas受体相互作用可诱导免疫细胞凋亡，故该作用在维持免疫系统稳态及免疫耐受中发挥重要作用。Lau研究显示同时移植经基因工程处理能表达Fas配体（FasL）的肌纤维细胞，可明显延长移植胰岛细胞存活期。但半数以上的小鼠仍在80天内移植物失效，部分由于肌纤维细胞停止表达Fas-L[3]，如何使Fas-L长期表达尚需进一步研究。

1.2细胞株构建

β细胞类细胞系显然是一类较符合生理的胰岛替代物，经构建的细胞株可大量获得。在转基因小鼠胰岛细胞中定向表达SV40大T（SV40largeT）抗原可导致胰岛素瘤，已作为细胞株的来源[4]。这引起细胞对葡萄糖刺激的胰岛素反应存在缺陷，表现为反应减弱或过强，可能与葡萄糖感应器：葡萄糖磷酸化酶（GK）和葡萄糖转运体（Glut2）的表达异常有关[5]。同时尽管未免疫隔离的细胞将被免疫系统杀灭，但这种永生型细胞移植于人体需要微包囊化。

1.3神经内分泌细胞

早在1983年有人曾对神经内分泌细胞株（一种分泌ACTH细胞株，AtT20）作生物改造，用病毒启动子调控人胰岛素cDNA转录获得初步结果。在胰腺特异性启动子调控下GK基因可在AtT20表达，用表达载体转染后则表现出葡萄糖刺激的胰岛素释放[6]。正常的葡萄糖感应不仅需要表达Glut2，而且需要类似于正常β细胞的GK/HK活性比值[7]。最近有学者将胰岛素原表达载体直接导入NOD小鼠的垂体间叶POMC分泌细胞，能大量分泌成熟胰岛素，而这些细胞不受针对胰岛细胞的自身免疫破坏，将一定量的构建细胞移植于NOD糖尿病小鼠，高血糖及糖尿病症状完全恢复，与胰岛细胞自体移植相比，显示分泌活性更高，再血管化更明显[8]。1.4肝细胞

经基因工程构建的外源型细胞株用于Ⅰ型糖尿病存在各种障碍，已促使许多研究着眼于内源性细胞。除胰岛细胞外肝细胞是含有葡萄糖感应器（Glut2及GK）唯一的体细胞，许多肝脏特异性基因受生理性葡萄糖调控，故作为Ⅰ型糖尿病基因治疗的靶细胞尤为引人关注。然而肝细胞不具备有葡萄糖控制胞吐作用的分泌颗粒，也无贮存分泌性蛋白的隔离区。当血糖升高时，不会出现早相胰岛素分泌。肝细胞也不具有切除C肽所需的激素原转化酶（PC2和PC3），故不能加工胰岛素原分子[9]。因而，针对肝细胞作为分泌胰岛素细胞存在上述缺陷，有关研究不断深入。Valera在磷酸烯醇式丙酮酸羧基酶（PEPCK）基因调控区控制下，得到表达人胰岛素原基因的转基因小鼠，从肝细胞分泌的胰岛素原具有生物活性，该动物呈现血糖正常且健康善良好，经链脲佐菌素（STZ）处理转基因小鼠后，胰岛素mRNA水平较STZ处理的非转基因的对照鼠增加，且血中C肽增加，血糖水平下降达40%[10]。