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近年来，胰岛细胞移植被证明能够作为外源性胰岛素的替代方法用来控制糖尿病高血糖。但同时面临免疫攻击和低细胞存活率的重大挑战，导致该细胞替代治疗方案无法得到广泛临床应用。目前，干细胞疗法被认为是未来攻克糖尿病的最有前景的方向之一。间充质干细胞 （MSC） 是具有较强多向分化和自我更新能力的成体干细胞，可促进胰岛细胞的血管再生，同时通过潜在的免疫调节和抗炎作用减轻胰岛细胞移植早期的炎症反应及固有免疫损伤，因此胰岛细胞与MSC联合移植可提高胰岛细胞的存活率。此外，为了对胰岛细胞的长期保护及维持功能提供保障，实现胰岛移植微环境的可持续性，胰岛细胞封装技术作为一种免疫隔离策略，基于其良好的生物相容性及能够充分模拟天然胰岛的微环境，为糖尿病治疗带来新希望。

东南大学附属中大医院院长助理、内分泌科主任李玲教授与国内外知名学者深度合作，医工融通，2023年在国际主流期刊Advanced Functional Materials （中科院1区，Q1，IF：19.924） 发表一项最新研究，通过医学工程方法开发一种间充质干细胞联合β细胞共移植微凝胶 （MG@MSC+β cells） ，将干细胞疗法与细胞封装技术相结合，建立免疫隔离屏障，营造合适的移植细胞微环境，维持胰岛细胞长期活性及功能，为移植后重塑葡萄糖稳态提供安全有效的创新策略，一项基于该研究的国家发明专利已受理。研究工作得到国家科技部重点研发计划干细胞专项、国家自然科学基金项目、江苏省重点研发计划 （临床前沿技术） 项目支持。该研究与复旦大学商珞然教授合作，文章的第一作者为李玲教授的硕士生孙霁。

要点概览：

1、基于医学工程技术设计的间充质干细胞联合胰岛细胞共移植微凝胶，MG@MSC+β cells具有良好的生物相容性以及三维多孔结构，促进胰岛β细胞的生长与分布，同时为胰岛素的分泌及营养物质的输送提供合适的微环境。

2、MG@MSC+β cells将干细胞疗法及细胞封装技术相结合，一方面发挥出色的抗凋亡及免疫调节作用，另一方面显著延长胰岛β细胞体内滞留时间，为维持胰岛细胞的长期活性与功能提供保障，减轻炎症反应及免疫损伤，提高胰岛细胞的存活率和功能。

3、MG@MSC+β cells于糖尿病小鼠网膜处移植后，缓解高血糖状态，重塑葡萄糖稳态平衡，有望为胰岛细胞替代疗法提供安全有效的创新平台。

图1. 基于双水相液滴微流控体系制备间充质干细胞联合β细胞共移植微凝胶。微凝胶于网膜处移植后可保护胰岛β细胞免受免疫排斥反应；多孔结构有利于胰岛素有效扩散及营养物质和氧气的转运；间充质干细胞进一步发挥免疫调节作用，维持胰岛β细胞的长期活性及胰岛素分泌功能。

图2. 间充质干细胞联合β细胞共移植微凝胶（MG@MSC+β cells）于糖尿病小鼠网膜处移植后高血糖状态逐渐缓解并维持在正常水平，体重及摄食量恢复，葡萄糖耐量试验结果示其能够有效控制血糖平稳。

总结

本研究以“医工交叉融合”的理念，集成临床医学、生物医学工程和基础医学多学科优势，构建一种体外重建仿生胰岛和器官移植的新方式，基于液滴微流控技术，进行胰岛细胞的三维培养、组装及类器官构建，获得模拟生理结构微环境，维持胰岛细胞长期活性及功能的间充质干细胞联合β细胞共移植微凝胶，为局部免疫调节提供可能，为糖尿病的治疗开辟新途径，为移植治疗和再生医学提供全新策略和平台。

专家简介

李玲教授

  • 德国医学博士、美国UCLA博士后

  • 主任医师、教授、博士生导师

  • 东南大学胰腺研究所所长

  • 东南大学糖脂代谢研究中心主任

  • 东南大学附属中大医院院长助理、内分泌科主任

  • 中华医学会糖尿病学分会青年委员

  • 江苏省医学会糖尿病分会副主任委员

  • 江苏省中青年领军人才、江苏省“青年科技奖”获得者

  • 国家工信部5G+健康医疗课题负责人，国家科技部重点研发计划干细胞子课题负责人，主持国家自然科学基金5项、江苏省重点研发计划项目2项（临床前沿技术、新型临床诊疗技术）

  • 以通讯作者在Nature子刊等发表SCI论文60余篇，IF>10分国际主流期刊论文12篇。申报/授权国家发明专利9项，获国家教育部科技进步二等奖（排名1），江苏医学科技奖、江苏省新技术引进一等奖（排名1）。

参考文献

[1]Sun, J., Li, J., Huan, Z., Pandol, S. J., Liu, D., Shang, L., Li, L., Mesenchymal Stem Cell-Laden Composite β Cell Porous Microgel for Diabetes Treatment. Adv. Funct. Mater. 2023, 2211897.

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