改善岛细胞移植的免疫进展

岛细胞移植是治疗一等糖尿病患者的一种变革性治疗方法,它提供了恢复内生胰岛素生产和实现持续甘油控制的潜力。岛细胞移植已经成为一种在功能上取代内生胰岛素生产和实现长期甘油稳定性的有希望的途径。然而,尽管手术技术和捐赠者岛素准备有了显著的进步,但免疫排斥仍然是长期移植成功的一个巨大挑战。身体免疫系统承认被移植的黄岛为外生组织,引发了复杂的排斥机制,从而可以摧毁肝脏并让患者恢复胰岛素依赖性。

最近几年,在保护移植的黄蜂并尽量减少系统免疫抑制负担的免疫调节战略方面取得了显著进展。最近,FDA批准了Lantidra,这是T1D的第一个全基因黄蜂疗法,它确立了一些病人的活性移植,从而更严格地控制了血糖。这是该领域的一个重要里程碑,因为它是治疗T1D的首个获准的细胞疗法。这些创新方法从先进的细胞工程技术到新型生物材料平台,都旨在创造一个不需要终生服用高剂量免疫抑制药物的移植黄蜂能够生存和发挥作用的环境。这一全面审查探讨了在移植黄蜂体内免疫的现状,审查了那些有可能使糖尿病治疗革命的既定规程和尖端实验战略。

了解岛移植的免疫障碍

对被移植的小岛的免疫反应是一个涉及先天免疫和适应免疫的多维过程。当捐赠地小岛被引入接受者体内时,免疫系统立即通过检测非自体抗原,特别是不同捐赠者和接受者之间相异的主要组织相容性复合分子(MHC),承认它们为异体,从而引发一系列免疫事件,最终会导致移植破坏。

内在免疫反应

内生免疫系统提供了防止移植的黄体的第一线防御。移植后,隔离和移植过程中被强调的黄体释放出与损害相关的分子模式(DAMP)立即激活内生免疫细胞,包括巨噬细胞、中子细胞和自然杀手细胞。为应对缺氧,外生的黄体可以分泌出炎性细胞,推动其破坏。这种早期的炎症反应创造了一种敌对的微观环境,甚至在适应性免疫力完全投入之前,就可能损害到黄体。

即时血液介导的炎症反应(IBMIR)是入口静脉静脉移植中一个特别严峻的挑战,因为岛上的小岛直接与血液接触。这一反应包括补充活化、血小板凝聚和凝聚,导致早期严重黄体流失。理解和缓解这些先天免疫反应已成为移植研究的主要焦点。

适应性免疫排斥机制

虽然先天免疫能提供即时反应,但适应性免疫能能能协调更具体和更持久的拒绝移植的地峡. T淋巴细胞在这个过程中发挥中心作用,CD4+助动T细胞和CD8+细胞毒性T细胞都有助于分泌破坏. CD4+T细胞识别MHC二级分子上呈现的捐赠者抗原,并通过分泌炎性细胞基并激活其他免疫细胞来协调免疫能反应. CD8+T细胞通过在MHC一级分子上识别捐赠者抗原来直接杀死被分泌的地细胞.

B淋巴细胞也通过生产出能与移植的岛体相接并触发补充-介质破坏或抗体依赖细胞细胞毒性的捐赠者专用抗体来推动拒绝. 这些抗体的发育是长期受孕生存的重大障碍,甚至可以导致最初对移植反应良好的患者长期拒绝.

1型糖尿病中的自动免疫成分

1型糖尿病患者面临额外的免疫挑战:对被移植的岛体的自体免疫性重现。岛地移植代表了对1型糖尿病的有吸引力的治疗方法;然而,它也可以引起能够杀死被移植的岛体的过敏和自体反应。摧毁患者原β细胞的同一种自体反应T细胞可以攻击被移植的岛体,即使它们与MHC抗原完全匹配。免疫和自体免疫的双重挑战使得1型糖尿病的自体移植特别复杂,需要针对两种免疫攻击形式的免疫循环策略。

目前抑制免疫的规程及其限制

有效的免疫抑制药的开发对于岛移植的成功至关重要. 2000年推出的"埃德蒙顿议定书"标志着该领域的分水岭时刻,它表明一等糖尿病患者可以通过岛移植与无类固醇免疫抑制药相结合实现胰岛素独立.

埃德蒙顿议定书及其演变

埃德蒙顿协议(2000年)认识到了这些风险,标志着从葡萄糖类毒素转向预防β细胞损伤,这一转变导致发展了混合免疫抑制疗法并出现了毒性较低的免疫抑制和抗炎药物,该协议将Daclizumab(抗IL-2受体)与Sinolimus和低剂量的抗肿瘤药物相结合用于诱导疗法,并用于维持免疫抑制,避免了皮质类固醇,事实证明这些药物对细胞的叶片毒性和功能都有损害。

虽然埃德蒙顿议定书代表着一大进步,但长期后续研究显示,许多患者最终失去了葡萄干功能并重新回到胰岛素依赖状态,这凸显出需要继续完善免疫抑制策略并发展出新的方法来推动长期葡萄干存活.

卡尔克宁·伊克特尔(Calcineurin)

卡尔克林林抑制剂,包括塔克洛利穆斯和环球花药,是许多移植免疫抑制药的中枢。这些药物通过抑制卡尔克林-NFAT信号途径阻断T细胞活化,这对于将IL-2等炎症细胞基因编码成字型至关重要。虽然在防止急性排斥方面非常有效,但卡尔克林抑制剂有几种缺点。

环球花序和塔克罗利穆斯等氯化萘在移植接受者中被广泛使用免疫抑制疗法,这些药物对岛细胞具有直接毒性,会损害其胰岛素分泌能力,还具有肾上腺毒性的重大风险,特别是可能已经患有糖尿病肾病的患者。此外,钙氨酸抑制剂会干扰调节T细胞的发育和功能,从而可能损害诱发免疫耐受性的努力。

时间bolites和mTOR 阻碍器

肌外膜等时间性活性物质通过抑制纯化合成来抑制淋巴细胞的活性,从而抑制淋巴细胞的活性扩散,这些剂被常用与钙化素抑制剂相配合来提供协同免疫抑制,然而,它们可以引起胃肠道副作用并增加感染的易感.

包括西罗利穆斯和everolimus在内的Rapamycin抑制剂(mPOR)的哺乳动物靶子通过阻止T细胞的增殖和活化提供了免疫抑制的替代机制。这些药物的优点是肾上腺素抑制剂比钙氨酸抑制剂更低,甚至可能对岛细胞有保护作用。但是,它们会损害伤口的愈合,导致高脂症,并且与蛋白质尿症的风险增加有关。

慢性免疫抑制的负担

然而,这一程序需要广泛的免疫抑制来防止被叶片粒粒体排斥。重免疫抑制药使患者面临感染、恶性肿瘤、恶化的叶片粒体功能和器官损伤的风险。慢性免疫抑制的副作用是广泛应用叶片移植的一大限制。患者面临机会性感染的风险增加,包括细胞细胞病毒、真菌感染和潜在病毒的再生。长期使用免疫抑制药也与癌症风险增加有关,特别是皮肤癌和移植后淋巴性疾病。

系统性免疫抑制的必要性仍然是使岛移植成为T1D患者更普遍治疗的主要障碍。在这里,我们回顾最近解决岛移植的关键局限性,将其作为T1D的可行治疗。对许多一等糖尿病患者来说,终生免疫抑制的风险可能大于岛移植的好处,特别是与现代胰岛素疗法相比,这种现实推动了旨在制定替代免疫模拟策略的密集研究,这些策略可以保护移植的岛,而不需要广泛、系统的免疫抑制。

T管理单元:利用自然容忍机制

监管T细胞(Tregs)是实现没有慢性免疫抑制的移植耐受性最有希望的途径之一。这些专门的免疫细胞自然可以抑制过度的免疫反应并保持自取忍让,成为保护被移植的岛体免受排斥的理想候选者。

调控T细胞的生物学

调节T细胞是CD4+T淋巴细胞的一个子集,其特征是表达转录因子FOXP3,对于它们的发展和抑制功能至关重要,它已经确立,比Tregs:Tconvs的增高比在耐受性上观察到,这种高比对于发生/被维持耐受性可能是必要的. Tregs使用多种机制来抑制免疫反应,包括IL-10和TGF-β等抗炎细胞的分泌,直接由细胞间接触控抑制,通过消耗IL-2来代谢干扰效应T细胞.

因此,T1D病原体中已经涉及到了耗尽的Treg人群。由于Tregs的抗炎性质及其在自发免疫中的作用,他们一直对免疫机能疗法感兴趣。在移植方面,Tregs既可以抑制肾上腺素反应,也可以抑制自发免疫反应,因此对于1型糖尿病患者的岛体移植来说,它们尤其有价值。

多克隆与抗原-特定特质

在临床环境中治疗性地利用特雷格斯的一个考虑是选择Tregs使用的药物。多克隆特雷格斯更容易被扩展或隔离,但捐赠者特有的特雷格斯可能更有效。在Muline Islet Allograft模型中,在通过T细胞耗竭进行接收者预修复后,捐赠者反应比多克隆特雷格斯的转移实现了无限的移植存活。这一发现凸显出抗原特异性特雷格斯的优越性,它可以在保留系统免疫力的同时在移植地点提供定向免疫抑制。

抗原特异性Tregs的挑战在于它们的隔离和扩张. 这些细胞在外围血液中频率非常低,难以获得足够的治疗用量. 研究人员制定了各种策略来丰富或生成抗原特异性Tregs,包括用捐赠抗原和基因工程方法进行体外刺激.

奇美抗原受体Tregs:革命性方法

特雷格疗法最近最令人兴奋的发展之一是奇美抗原受体(CAR)Tregs的工程,作者们产生了CAR Treg细胞,将人体白细胞抗原(HLA)-A2(A2-CAR Treg细胞)作为靶向并用致病性,异列反应效应T细胞移植到由HLA-A2-表达性异列腺移植的小鼠体内,当A2-CAR Treg细胞被纳入移植设置时,这些被转移效应细胞保护了不致死.

因此,A2-CAR Treg细胞可以诱发与特异性自免疫抗原有关的抑制和耐受性。对自体抗原的耐受性不需要A2-CAR Treg的持久性,表明存在传染耐受性。总体而言,这些数据表明A2-CAR Treg细胞在治疗上有可能同时控制岛内移植中的全能和自体免疫。这种传染耐受性现象,CAR Tregs即使在不再存在后仍能诱发长期保护,代表了移植免疫学的范式转变,并表明CAR Treg的单一、可能瞬间剂量可以提供持久的分泌保护。

与未改型或多克隆的特异性相比,CAR-Tregs显示出了更好的基因保护特性。 HLA-A2-特异性CAR-Tregs持续改善基因活性,减少炎症细胞皮,抑制免疫细胞在皮肤、心脏和胰腺岛素移植模型中的渗透。这些临床前发现对CAR-Treg疗法消除临床移植中慢性免疫抑制需求的潜力产生了相当大的刺激。

特雷克治疗的临床翻译

迄今对特雷格疗法的临床试验主要测试了自发多克隆、前活体扩张的特雷格表现出极佳的安全和可耐性。早期临床试验表明特雷格输液在移植接受者和自体免疫疾病患者中是安全的,而且非常适合使用。然而,实现一致的临床疗效被证明更具挑战性,可能是因为使用了多克隆而不是抗原特异性特雷格,以及需要优化特雷克的施药和施药时机。

目前正在进行一些临床试验,以评估特雷格疗法在岛移植中的安全和有效性。这些研究正在探索各种方法,包括特雷克与岛体的同源移植、使用捐赠者特有的特雷克以及移植后在活体中扩展特雷克的战略。这些试验的结果对于确定特雷克疗法能否成为临床岛体移植协议的标准组成部分至关重要。

模拟屏蔽:干扰 T 细胞活化

T细胞活化需要两个信号:识别MHC分子(信号1)上呈现的抗原和接触成本模拟分子(信号2),阻断成本模拟路径代表了防止T细胞活化和促进移植耐受性,而不会出现与常规药物相伴的广泛免疫抑制的有吸引力的战略.

CD28-B7 道路封堵

同样,细胞毒性T淋巴细胞抗原4免疫球蛋白(CTLA4-Ig)聚变蛋白(CTLA4-Ig)在竞争中阻断了CD28-B7途径,被证明抑制了T细胞活化,防止了皮肤,心脏,肝脏和岛移植中的过量葡萄糖. CTLA4-Ig(belatacept)被批准用于肾脏移植,并在临床前岛移植研究中表现出了希望. CTLA4-Ig通过阻断了T细胞上的CD28与B7分子在抗原细胞活化上的互动,阻止了全面T细胞活化所需的成本模拟信号的传递.

其他人报告说,在B7:CD28和CD40:CD40L共振阻隔的情况下,CD4+CD25+Tregs的抑制功能被激活,抑制了CD4+效应细胞的活化. 体外实验发现同振阻隔以Foxp3+Tregs为基质,比天真Foxp3+Tregs更具抑制性. 成本模拟阻隔和Treg功能的协同效应表明,组合方法在推动移植耐受性方面可能特别有效.

PD-1/PD-L1 路径调制

以PD-1/PD-L1路径为目标,可以调节和延迟心脏、岛地和角膜移植中的全能遗传破坏。 PD-1/PD-L1路径代表着一个重要的免疫检查点,通常可以限制过度的免疫反应并预防自发性免疫。在移植过程中,PD-L1在移植细胞上提高调控,或者将PD-L1送到移植地,可以让PD-1在T细胞上接触,传递抑制其活化和作用的抑制信号。

此外,PD-L1和CTLA4-Ig已被证明以非再生方式抑制了T细胞活性,尽管有这些令人乐观的发展,PD-L1或CTLA4-Ig却经常被系统管理,引起非特定免疫反应和免疫相关毒性,因此,对有针对性地提供免疫模拟分子和在重力微环境内局部调节免疫反应有很大的兴趣.

用于局部免疫的中生细胞

在这里,我们设计了死亡的Ligand-1和细胞毒性T淋巴细胞抗原4免疫球蛋白聚变蛋白 — — 将中枢血压细胞(MSCs)作为异叶同构移植的附属细胞。工程的MSC(eMSCs)改善了糖尿病小鼠的合成和异叶异构移植的结果,并导致过活100天,没有任何系统免疫抑制。这种方法代表了与成本模拟封锁有关的系统性毒性问题的优雅解决方案,因为工程的MSCs在异叶异地提供免疫分子。

免疫缺陷监测显示,CD4+或CD8+T效应细胞的渗透减少,与控制物相比,与eMSC相联的异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构异构

岛体外溢遗传工程

基因编辑技术的最新进步为创建能逃避免疫识别和破坏的"嗜血性免疫"小岛开辟了新的可能性。这种方法旨在修改基因层面的小岛,以减少其免疫性,同时保持其胰岛素保密功能。

HLA 修改战略

假免疫源性小岛可以在保持HLA-G和E的同时被分解出HLA表达,并过度表达出PD-L1或CD47. 通过删除古典HLA类I和II类分子(分别为B2M和CIITA)的基因编码,研究人员可以创建受体免疫系统不太能见的分泌地岛. 然而,完全缺乏HLA分子会触发自然杀手(NK)细胞介导的拒绝,因为NK细胞通常会识别并杀死缺乏HLA表达的细胞.

为了应对这一挑战,科学家们制定了保持非古典高血压分子如HLA-E和HLA-G的表达的战略,这些分子既能抑制NK细胞活化,又不会引发T细胞反应。最近,Hu等人报告说,在糖尿病非人类灵长类动物中,基因工程下游伪发菌(B2M−/-,CIITA−/-,CD47+)的全基因移植导致了成功的活化、稳定的内分泌功能和胰岛素独立,同时又不会引发任何可探测的免疫反应。这一研究显示出低血压伪发菌为一型糖尿病提供免疫无抑制治疗、实现免疫逃生和糖尿病非人类灵长类动物中稳定的胰岛独立的潜力。

临床突破:无免疫抑制的假发性免疫岛

2025年1月7日(瑞典),萨那生物技术公司发布了重要的临床数据:第一个接受过为逃避免疫系统而设计的已死亡的捐献岛的1型糖尿病(T1D)的人正在生产胰岛素而无需免疫抑制。这一里程碑式的成就代表了岛地移植领域的一个重要里程碑,并证明了人类低血压方法的可行性。

60周后,单人参与者报告没有发生严重或出乎意料的不良事件,达到了试运行的主要安全终点. 移植后14个月,参与者继续生产可被检测出C-peptide,表明被移植的细胞仍然活活活活活活活活活活活活,虽然这是单人患者的早期数据,但它提供了关键的概念证明,基因编辑,免疫避热的地峡可以在人类中生存和发挥作用,而不需要免疫抑制药物.

这些发现虽然还很早,但提供了重要的概念证明,基因编辑的免疫性活性岛细胞可以在拥有T1D的人体内存活和发挥作用。如果在更大的研究中得到证实,这种方法可以帮助将领域更接近于没有长期免疫抑制的细胞疗法——这是T1D治愈方法未来的主要目标。

通过 Cytokine 保密系统实现局部免疫

为加强免疫逃逸,研究人员开发出干细胞衍生的岛体,分泌出免疫细胞细胞:Interleukin-10(IL-10),转化生长因子β(TGFβ),以及经过改造的IL-2(IL-2-mutein N88D),旨在有选择地扩大Treg细胞. 这项战略在地上创造了局部免疫抑制环境,大大地改善了干细胞衍生的岛体生存和功能. 这种方法利用了这些细胞基因的天然免疫调节性,在被移植的岛体周围形成了一个保护性微观环境.

另一方面,抗炎细胞素IL-10可以通过调节先天免疫反应来促进遗传存活,这表现在移植时,用IL-1受体对抗剂(anakinra)与TNF抑制剂(etanercept)一起施药。通过工程分泌这些保护因素,研究人员可以实现持续的局部免疫活性,而无需反复施药。

封装技术:对免疫攻击的有形障碍

封装代表了保护被移植的岛体免受免疫排斥的完全不同的方法。封装不是调节免疫反应,而是制造物理障碍,阻止免疫细胞和抗体到达岛地,同时允许营养、氧气和胰岛素的通过。

岛式封装原则

为了应对这些挑战,正在开发一些创新,如封装装置、通用干细胞和免疫模拟器策略,以减轻免疫排斥并延长移植功能。这一审查概述了胰腺β细胞疗法,特别是免疫排斥,以及免疫隔离装置、低免疫干细胞和移植免疫调节等近期进展的当代挑战。理想封装材料必须是生物相容的、机械稳定的,并具有精确的可控渗透性,允许胰岛素分泌和营养素交换,同时排除免疫细胞和抗体。

研究了包括高脂、高脂糖和合成聚合物在内的各种装入岛材料。天然衍生出的一种多沙克化物,由于生物相容性、易取胶质和形成稳定胶囊的能力,Algenate是研究最广泛的材料。然而,在达到最佳胶囊尺寸、防止纤维过度生长、确保足够的氧气和营养供应以封装地粒方面仍然存在挑战。

宏封装设备

麦克罗盖装装置包含一个单大室内的多座小岛,必要时可以外科植入并取回. 2023年,Vertex获得FDA的批准,对其另一产品VX-264进行1/2级临床试验,该试验采用了独特的策略. 它使用与VX-880相同的胰岛细胞干细胞,但这些细胞被封装在一个外科植入的运河-艺术保护装置内,以遮挡受体免疫系统. 研究的完成时间为2026年5月.

宏观封装装置具有若干优点,包括在发生并发症时能够取回装置,以及血管前化有可能改善氧气和营养品供应。然而,它们也面临着与装置生物兼容性、可损害功能的纤维性过度生长以及手术植入和潜在去除有关的挑战。

微封装方法

微封装涉及将单个小岛或小集群的小岛涂上一层薄的生物相容材料,一般是加固的;这种方法提供的面积与体积之比比高于宏观封装,有可能改善氧气和营养的传播;微封装的小岛可以通过最小的入侵程序被移植,例如注入腹腔.

尽管有这些优势,微囊仍面临重大挑战。胶囊可以引发外体的反射,导致纤维过度生长,从而损害岛屿的功能和生存。此外,确保长期胶囊稳定性和防止胶囊破裂,使受免疫系统影响的岛屿暴露在外。研究人员正在积极努力开发下一代封装材料,提高生物兼容性和抗纤维特性。

生物物质免疫战略

除了简单的物理障碍外,还正在开发先进的生物材料,以积极调节移植地点的免疫反应。这些材料可以传递免疫模拟药物,呈现过敏信号,或者创造出促进免疫耐受性的微观环境。

免疫活化剂的受控释放

最常被调查的聚合生物材料是多糖(乳糖-同糖酸)(PLGA),因为它被用于多种FDA批准的癌症疗法,并且是配制多能诱导疗法的运载工具. 用于促进岛移植耐受性的生物材料战略通常侧重于两种方法:小分子药物和蛋白质的可控释放,以及生物材料表面的免疫通融结膜的交接,这些战略可以进一步被分类为局部免疫通融,以避免系统副作用并针对淋巴结中的抗原活细胞.

PLGA脚手架可以装入各种免疫活性剂,包括抗炎药,过敏细胞金,或成本模拟阻塞抗体。通过控制聚合物的降解率,研究人员可以在移植地实现这些剂的持续,局部释放,提供长期的免疫保护而无需系统药物管理.

总之,PLG脚手架可以作为岛移植的替代送出系统,它允许岛内免疫细胞在岛内分泌并诱导长期分泌存活,在自体免疫糖尿病模型中,这种将与岛内分泌细胞同地分泌的方法在临床可移植移植的移植场所影响局部和系统层面的免疫系统,对人类岛内分泌移植有潜在的治疗影响.

免疫模拟器纳米粒子

刘等利用免疫机能纳米粒子的注射来将T1DM小鼠外出体脾脏改造成更温和的移植站点,支持了外出活化,血管化,并发挥移植的全能和Xenogeneic岛体的功能. 人类岛体的受孕移植证明进一步倡导了该方法的可行性,这一创新策略表明生物材料不仅可以用来保护地产,还可以积极再造移植站点,为地产生存创造更有利的环境.

纳米粒子因其能够以特定免疫细胞为目标,并以高效率交付有效载荷而为免疫提供独特的优势. 研究人员已经开发出纳米粒子,可以选择性地将抗原呈现细胞以淋巴结为靶向,传递能促进调控免疫反应发展的过敏信号. 其他纳米粒子配方可以将捐赠者抗原与免疫模拟药物一起包装,诱发抗原特异性耐受而无需广泛免疫.

带有免疫分泌力的表面修改

另一种生物材料策略是用免疫通融胶结膜来修改脚手架或封装材料的表面。这些胶结可以包括PD-L1,FasL,或者接触时向免疫细胞传递抑制信号的其他分子。通过在移植地点直接呈现这些信号,研究人员可以创建本地免疫通融型的微观环境,在保护系统免疫力的同时保护被移植的地岛。

表面修饰也可以用来促进移植地的血管化,这对于长期岛体生存和功能至关重要. 结合血管化策略被证明可以促进移植活性,加速细胞成熟,整体增强并维持功能,这可以成为下一步的有益措施. 材料可以以亲阳性因素来功能化,或者用促进血管生长,确保移植地块有足够的氧气和营养供应的特定地貌设计出.

替代移植场所及其免疫影响

移植地点的选择会显著地影响岛屿的生存和功能,虽然门户静脉一直是临床地岛移植的标准地点,但正在探索其他地点,这些地点可能具有免疫学和功能上的优势。

门户植物移植的限制

通过门户静脉进行多基因移植取代β细胞,这已经在世界各地的诊所中得到确立,并显示出改善了患者的细胞糖原控制。然而,门户静脉移植有几种缺点。即时血液介导的炎症反应(IBMIR)导致早期严重缺血。此外,移植到肝脏的肝脏的肝脏受到高浓度的免疫抑制药物的影响,这些药物可能有毒,并吸收了肠道的营养物和药物,这可能影响其功能。

肝脏环境也使得在出现并发症时难以监测被移植的地峡或取回它们,这些限制促使人们寻找替代移植地点,这些地点可以为地峡生存和功能提供更好的条件,同时有可能提供免疫优势。

祭地和地皮遗址

骨髓是肠道上挂的一叠,已被作为替代移植场所加以探索,为监测和潜在取回提供了良好的血管化和方便,但是,在骨髓中实现适当的活化和功能已证明具有挑战性,往往需要血管化前策略或使用脚手架支持 Islet survival.

地下遗址提供了易于移植、监测和潜在取回的优势。然而,地下空间通常血管化不良,这可以限制岛屿的生存。研究人员制定了各种克服这一局限性的战略,包括血管化前装置、血管因子的提供以及使用促进血管生长的脚手架。

脾脏作为免疫机能移植场地

生长在组织改造后脾脏中的岛移植恢复了糖尿病小鼠和马可的规范细胞学贫血,由于脾脏具有独特的免疫性能,是特别诱人移植场所,作为二级淋巴器官,脾脏含有高浓度的免疫细胞,最初可能看起来很不利,但是,如果与免疫机能纳米粒子有适当的条件,脾脏可以被转化为支持岛体生存的过敏环境.

本研究支持将被改造的脾脏作为改善胰岛素缺陷糖尿病的岛体移植场所,进一步进行安全性和有效性测试,利用脾脏免疫学特性促进耐受性而不是排斥的能力代表了移植场所思维的范式转变并凸显出针对特定地点的免疫策略的潜力.

已成型的单元化岛:解决捐助方短缺问题

岛移植的一个主要限制是缺乏捐献者胰腺;然而,人类地产物捐赠者有限,而且需要不断使用移植后的免疫抑制剂,这阻碍了这种治疗的广泛使用;从化工细胞衍生出岛状有机物已成为主要人状地产物的有效替代品;开发了从人多能干细胞生成功能性地产物的协议,这是可以让更多的病人获得岛状移植的重要突破。

硬细胞差异协议的进展

过去十年的研究产生了丰富的胰腺先天体,促进了它们向β细胞命运发展的潜力。生成的协议因干细胞线和培养条件的不同而异。最显著的协议是HESC线H1、HUES8、MEL1和CyT49及其衍生的记者线,作为单层或悬浮集合。这些协议现在可以产生类似黄素的集群,以生理上适当的方式应对葡萄糖刺激和分泌胰岛素。

值得注意的是,患者在75天内实现了胰岛素独立,并持续了超过98%的时间在距离上进行体外的甘油控制一年,被克氏血红素(HbA1c)降低到非糖尿病水平。虽然该方法使用了患者特有的CIPSC,但患者正在接受与之前的多基因器官移植相关的免疫抑制药物。这一临床成功证明干细胞衍生的地岛能够有效地在人类体内发挥作用,为这种方法提供了概念的证明。

静电槽-惯用地块的免疫因素

尽管如此,实施这种细胞取代疗法仍需要长期免疫抑制,这可能导致终身副作用。为了应对这些挑战,正在开发诸如封装装置、普遍干细胞和免疫模拟器等创新战略来缓解免疫排斥并延长移植功能。斯坦姆细胞衍生的地粒面临着与地粒相同的免疫挑战,包括甲型糖尿病患者的甲状腺和自体免疫排斥。

然而干细胞衍生的地峡也提供了独特的免疫机能,因为这些地峡是体外产生的,在移植前可以进行基因改造,以提高其免疫逃逸性能。这些研究表明,通过基因工程改造地峡或干细胞衍生地峡可以诱发局部免疫耐受性,增强遗传存活,而不需要持续免疫抑制。未来的研究应该解决这些被工程改造的地峡的安全和遗传稳定性,以及其被工程改造的苯基的长期影响,并包括安全开关等机制,以便在无节制地生长时去除细胞。

通用捐助小组

可以在不引发免疫排斥的情况下移植到任何接受者的"普遍捐献"细胞的概念代表了细胞疗法的最终目标。通过结合多重基因修饰 — — 包括删除HLA一级和二级分子,表达非古典HLA分子,以及过度表达PD-L1和CD47等免疫蛋白 — — 研究人员正在努力创建干细胞衍生的可逃避免疫识别的地块.

突破T1D治疗方法的最佳机会在于干细胞疗法,因为已故的捐献者岛缺乏,而干细胞衍生的岛可以大规模生产。避免免疫攻击的工程细胞是保护胰岛素生成的β细胞并避免使用免疫抑制剂的一条新途径。最重要的是,正在研究这一技术,以应用于干细胞疗法,这是更多使用T1D的人可以伸缩的解决方案。这种低温技术使我们更接近于让所有使用T1D的人拥有足够免疫性转移细胞的可能性。

组合战略:对免疫保护的协同办法

研究人员越来越认识到,没有免疫抑制,单一免疫模拟策略可能不足以实现长期 Islet graft survive。相反,同时解决免疫反应多方面的组合方法可能是必要的。

将细胞工程与生物材料结合起来

重要的是,在不阻碍血管化的情况下减轻免疫抑制是下一步必不可少的措施,这可以通过产生低免疫源性SC-issles或工程一个免疫源性移植微观环境来实现。将转基因的岛与免疫源性生物材料结合起来,可以提供多层保护。比如,低免疫源性岛可以移植到可提供过敏细胞细胞并推进血管化的脚手架上,为遗传生存创造出最佳的微观环境。

这种多管齐下的方法处理拒绝过程的不同方面:基因改变会减少对小岛的初始免疫识别,生物材料提供的免疫活性剂会抑制局部免疫反应,血管化策略确保长期岛体功能有足够的氧气和营养素供应.

合并细胞治疗

与免疫细胞的同源移植是另一个有希望的组合策略。最近的异源移植的进步来自异源封装装置、生物材料平台释放出免疫模拟化合物或表面被免疫调节的胶质、异源工程和同源细胞的同源移植。下面,我们比较了最近的通过基于生物材料的方法进行免疫模拟的临床前研究,这些方法可以使异源细胞保护自己免受宿主免疫系统的影响。

中性腺细胞、调节细胞T或过敏腺细胞可以与同源地峡进行同源移植,提供局部免疫抑制并增强耐受性。这些附属细胞可以分泌抗炎细胞,抑制效应细胞T活化,并促进发展调控免疫反应。挑战在于优化异源与免疫循环细胞的比例,并确保两种细胞类型在移植后都能够活下来并有效发挥作用。

干预的时间安排

不同免疫机能干预的时机对于实现最佳结果可能至关重要。比如,在移植时主动的免疫抑制或T细胞耗竭可以创造耐受诱导的机会之窗,然后是管理T细胞或过敏疫苗,以建立长期耐受性。这种方法旨在防止过敏T细胞的初始发热,同时促进在免疫抑制被撤销后维持耐受性的调控机制的发展。

此外,RATG治疗还有助于扩大外侧细胞的细胞群,这可能有助于在接受rATG治疗的病人中,Treg的重组速度比接受basiliximab治疗的病人更快。在对接受αCD25或rATG诱导疗法的岛状全能移植接受者进行比较研究时,ATG受体保持了CD25+CD4+T细胞的稳定频率,而αCD25诱导疗法接受者中的这些Treg的频率则大幅下降。值得注意的是,在移植一年后,两个群体胰岛素独立率都相近。了解不同的诱导疗法如何会帮助优化T细胞群的容诱导协议。

监测和移植结果生物标记

随着免疫模拟策略的日益精细,监测免疫反应和预测移植结果的能力变得越来越重要。开发可靠的生物标记可以实现个性化免疫抑制,其中治疗适合每个患者的个人免疫反应。

免疫监测技术

黄体移植背景下的T细胞亚群的异构特征显示,免疫模拟疗法的潜在目标,表明这些细胞类型有潜力改进移植结果,从而分解分子机制、基因表达特征、生物途径改变以及T细胞分组在多基因和同基因移植模型中的细胞间交流模式。这一方法提供了对T细胞群内细胞异质性和动态变化的高分辨率观点,这对于确定影响移植结果的关键因素至关重要。

单细胞RNA测序,质细胞测量等先进技术,以及T细胞受体测序,为移植的黄体的免疫反应提供了前所未有的洞察力。这些工具可以识别与排斥或耐受性相关的T细胞群,跟踪免疫反应随时间推移的演变情况,并有可能预测哪些患者面临移植损失的风险。

非侵入性引力监测

制定方法来监测活体移植,并在研究环境中对不同地点的移植结果进行头到头比较,也可有助于确定长期功效的最佳条件,并有可能进行临床翻译。非侵入性监测移植功能和发现早期拒绝迹象的能力对于临床管理是十分宝贵的。研究人员正在探索各种方法,包括成像技术、循环生物标记和捐献者产生的无细胞DNA作为移植健康指标。

丙烯水平仍然是评估 Islet功能的金本位,但它们提供的关于遗传功能障碍背后机制的信息有限。更复杂的生物标记能够区分遗传功能衰竭的不同原因 — — 如免疫排斥、反复自免疫或代谢耗尽 — — 能够使更有针对性的干预能够保护遗传功能。

临床试验和规章制度考虑

将创新的免疫活性战略从实验室转换到诊所需要导航复杂的调控路径并进行严格的临床试验,以展示安全和功效.

目前临床试验景观

我们追踪到2023年食品药品管理局(FDA)批准Lantidra(多能塞-朱因),这是FDA批准的第一个由捐赠者胰岛细胞为治疗T1D而做的全能细胞疗法,同时强调仍需应对的其余挑战,以便广泛临床采用. Lantidra的核准标志着该领域的分水岭,将岛移植作为1型糖尿病的公认疗法。然而,这一批准要求持续免疫,这突出表明了免疫方面需要进一步进步。

众多临床试验正在进行中,测试各种免疫模拟方法,包括特雷格疗法、封装装置和干细胞衍生的黄体。这些试验面临独特的挑战,包括需要长期跟踪评估移植功能的持久性、在不同协议和病人群体之间比较结果的困难以及细胞疗法制造和质量控制方面的高成本。

细胞和基因治疗管理途径

美国的多基因岛移植由FDA监管,根据生物许可应用(BLA)路径,它是生物药物。这一分类要求进行广泛的临床试验、制造业的一致性以及严格遵守安全和疗效标准。尽管这一监管框架旨在最大限度地提高质量和长期安全,但面临重大挑战,包括成本高、审批延误和获取有限。

基因改造的小岛和CAR Treg疗法面临更多的监管审查,成为基因治疗产品。证明基因改造的安全性、确保不产生非目标效应、以及建立长期的安全监测协议都是监管批准的基本要求。这些要求的复杂性可以减缓有希望的疗法从临床前研究转变为临床应用的速度。

制造业和可扩展性挑战

一个重要的问题是可伸缩性。用于生成类似岛细胞的分化协议显示效率很高,而将这一过程转化为可伸缩、成本效益高的供广泛临床使用的生产系统,对数百万患者在自体环境下的后勤和经济构成重大挑战。临床规模的制造细胞疗法同时保持持续的质量和功能,是该领域的一大挑战。

治疗方法的实用性是“治疗”的简单方法。对于像针对病人的CAR Tregs这样的自发疗法,制造过程必须重复给每个病人,这既费时又昂贵。使用普世捐赠细胞的全原体治疗方法有可能通过使现成的治疗得以提供而克服这些局限性,但需要更广泛的基因改造以防止排斥。开发自动化的、封闭的系统制造平台和建立严格的质量控制标准对于让这些疗法广泛获得治疗至关重要。

未来方向和新兴技术

用于岛地移植的免疫学领域继续迅速发展,新技术和新方法正在出现,有望进一步改善成果。

人工智能和机器学习

人工智能和机器学习开始被应用到移植免疫学,有可能预测拒绝风险,优化免疫抑制协议,并找出新的治疗目标。通过分析临床试验和病人登记中的大量数据集,机器学习算法可以识别那些通过传统统计方法不明显的方式和生物标记。

AI还可以用来设计最佳组合免疫模拟策略,预测哪些基因修饰、生物材料和细胞疗法组合根据其免疫特征和临床特征,最有可能为个体患者成功。这种个性化的医学方法可以最大限度地扩大实现长期育种存活的机会,同时将免疫抑制的风险降到最低。

CRISPR 和高级基因编辑

CRISPR-Cas9和其他先进的基因编辑技术正在使小岛和免疫细胞的修改越来越精密。除了简单的基因突起外,研究人员现在还利用基础编辑和主编辑对单个核苷酸进行精确的修改,有可能纠正导致疾病的突变或优化基因表达水平。

多重基因编辑同时进行多基因修改,这有利于建立具有全面免疫逃避特性的小岛。未来的迭代可能不仅包括HLA修改和免疫蛋白表达,而且还包括增强对炎症细胞金的抗药性,改善葡萄糖感知,并增强胰岛素分泌能力。

有机和生物印刷技术

研究者们正在探索创造更能创造生理关联的岛体结构的新的可能性。研究人员们正在探索创造更能模仿本土胰腺结构的胰腺器官,从而有可能改善功能和生存。

生物印记可以使所设计组织构造中的小岛、血管细胞和免疫模拟细胞在空间上做出精确的安排,为遗传生存和功能创造出最佳的微观环境。这些构造可以使用内置血管网络设计,以确保从移植时起有足够的氧气和营养。

异种移植

猪笼草的分泌是解决捐赠者短缺问题的另一个潜在办法。猪笼草基因工程的最新进展,包括基因编码的倒置和人类补充调控蛋白的表达,大大改善了猪笼草分泌在临床前模型中的生存。虽然异性移植面临着独特的免疫挑战,包括需要克服细胞和抗体的排斥,但这一领域的持续进展最终可以提供无限制的分泌,用于移植。

在Vivo重构计划

糖尿病治疗中一个新兴领域是将其他胰腺细胞类型直接重新编程,在患者自己的胰腺内形成胰岛素活性β细胞。这种方法将完全消除移植的需求,避免捐赠者短缺问题和免疫排斥的挑战。尽管仍在早期发育阶段,但在活体再编程中,是一种潜在的变革性方法,它可以从从岛地移植研究中获得的许多免疫活性知觉中获益。

临床翻译的挑战和障碍

尽管在岛移植的免疫学方面取得了显著进展,但在临床实践中这些进展能够被广泛应用之前,依然存在着重大挑战.

费用和无障碍

先进的细胞和基因疗法的研发和制造成本极高,引发了人们对无障碍和公平健康的关切。 CAR Treg疗法、转基因小岛或精密封装装置的成本对许多患者和医疗系统来说可能令人望而却步。制定降低制造成本的战略,以及展示与终生胰岛素疗法和糖尿病并发症管理相比的成本效益,对于广泛采用至关重要。

长期安全关切

转基因细胞的长期安全性仍然是一个令人关切的问题,特别是潜在的插入突变、非目标基因编辑效应或不受控制的细胞扩散。制定全面的长期安全监测协议并开发安全开关,以便在出现问题时有选择地消除被移植的细胞,这对于监管批准和患者接受至关重要。

标准化和可复制性

许多免疫机能化战略的复杂性使得标准化和再生产具有挑战性。细胞隔离、扩张、基因改变和移植的协议必须严格标准化,以确保不同中心和病人群体之间取得一致的结果。建立国际登记和合作网络以共享协议和比较结果对于推进该领域至关重要。

患者选择和风险收益评估

然而,防止排斥症所需的系统性免疫抑制可能对黄岛地区有毒,更重要的是,对病人具有有害的副作用。值得注意的是,对于大多数T1D病人来说,系统性免疫抑制比外部胰岛素补充的长期标准管理风险更大,这使得消除系统性免疫抑制对β细胞替换疗法至关重要。确定哪些病人最有可能受益于黄岛移植,哪些免疫模拟方法最适合个别病人,仍然是挑战性的问题。

严重缺血症的患者和已经接受肾脏移植(因此已经接受免疫抑制)的患者是异体移植的明显人选。但是,随着免疫抑制策略的改善和免疫抑制系统需求的减少,异体移植可能适合更广泛的患者。开发工具来评估个人风险收益状况和预测哪些患者最有可能取得长期成功,对于优化患者选择非常重要。

前进之路:综合研究和临床实践

近期的努力可以大致分为:(1) 改善细胞产物作为原生β细胞的代孕;(2) 促进移植后活化以支持细胞存活,融入宿主和内分泌功能;(3) 制定免疫策略来减少或规避免疫抑制药。在本次审查中,我们讨论了这三个领域的最新和新出现的进展以及实验模型对诊所的潜力、风险和可扩展性。

岛地移植免疫学研究的最终目标是实现持久的胰岛素独立,而无需长期免疫抑制。尽管临床实践尚未完全实现这一目标,但科学进步的快速步伐表明,在可预见的未来,这一目标是可以实现的。

协作研究网络

推进该领域需要基础科学家、临床医生、生物工程师和产业伙伴之间的密切合作。建立合作研究网络,开展多中心临床试验、共享数据和生物样本以及协调翻译研究工作,对于加快进展至关重要。专注于岛屿移植和糖尿病治愈研究的国际联盟已经在推动这些合作方面发挥重要作用。

患者参与和宣传

让患者和倡导组织参与研究重点的制定和临床试验设计对于确保研究工作符合患者的需求和偏好至关重要。患者的投入有助于确定衡量最重要的结果、可接受的风险收益权衡以及临床试验参与的障碍。专注于糖尿病研究和治疗倡导的组织在资助研究、提高认识和将患者与临床试验联系起来方面发挥着越来越重要的作用。

监管创新

监管机构越来越认识到需要创新方法来评估复杂的细胞和基因疗法。适应性试验设计、替代终点和加速批准途径可能有助于加快有希望的疗法的翻译,同时保持适当的安全标准。研究人员、临床医生和监管者之间的持续对话对于制定平衡创新与患者安全的监管框架至关重要。

结论:糖尿病治疗新时代

这凸显出迫切需要采取新的干预措施,防止β细胞自发性免疫攻击并延迟疾病发展。与此同时,必须制定创新战略,支持移植的黄蜂在不进行系统性免疫抑制的高级患者中的长期生存。近年来,黄蜂移植的免疫领域取得了显著进展,从广泛、非特定免疫抑制转向了促进特定免疫耐受性的日益复杂的战略。

多种技术进步的融合 — — 包括基因编辑、生物材料工程、细胞疗法和先进的免疫学 — — 正在创造前所未有的机会来克服限制岛屿移植的免疫学障碍。生物材料科学和免疫学的专门知识的迅速发展和融合导致了旨在诱导对多基因岛的耐受性而无需系统性免疫抑制的多种战略的制定。

最近的临床成功,包括FDA批准兰蒂德拉,以及基因编辑的黄岛在人类免疫力抑制下能够发挥作用的示范,证明了这些方法在临床实践上可以发挥作用的概念。尽管在可扩展性、成本、长期安全和可获取性方面仍然存在挑战,但该领域的轨迹显然正在转向更有效、更低毒的方法来保护被移植的黄岛。

对于1型糖尿病患者来说,这些进步为未来提供了希望,即无需慢性免疫抑制就能够实现胰岛素独立。随着免疫抑制策略的不断完善,岛地移植可能从为少数患者保留的治疗方式转变为广泛可选的糖尿病治疗方式。干细胞衍生地与先进的免疫抑制方法相结合,最终可以让全世界数百万患有1型糖尿病的人获得实用治疗。

未来十年对将丰富的临床前发现转化为临床实践至关重要。成功需要持续投资于基础研究和翻译研究、协作临床试验、创新监管方法以及科学界、医疗保健提供者、产业伙伴和病人倡导者的持续承诺。有了这些要素,实现长期无免疫抑制的 Islet graft survivation — — 并最终实现1型糖尿病的实用治疗 — — 的目标就已经可以实现。

欲了解糖尿病研究和临床试验的更多信息,请访问JDRF(青少年糖尿病研究基金会)和国家糖尿病和消化和肾病研究所[. 可通过临床岛移植联合会[、美国糖尿病协会和Cell和基因治疗-Catapult找到更多的关于岛屿移植的资源。