
近日,国际再生医学领域迎来重大进展。由加拿大艾伯塔大学领衔的研究团队在《npj 再生医学》期刊发表最新科研成果,宣布成功借助 生物反应器,实现人诱导多能干细胞(iPSC)来源胰岛的规模化生产。这一技术突破为全球糖尿病患者带来福音,未来 “人工胰岛” 有望实现源源不断的供应,彻底革新现有依赖胰岛素注射的治疗模式。
糖尿病治疗的困境与干细胞技术的希望之光
糖尿病作为全球最具挑战性的慢性病之一,严重困扰着无数患者。其中 1 型糖尿病患者由于自身免疫系统对胰岛 β 细胞的攻击,导致细胞受损,不得不终身依靠胰岛素注射来维持生命。尽管胰岛移植被视为目前最接近 “治愈” 的手段,但供体短缺以及免疫排斥等问题,使得这一疗法难以广泛普及,无数患者只能在痛苦中等待。
iPSC 技术的问世,为糖尿病治疗带来了新的希望。该技术通过将患者自体细胞重编程为多能干细胞,再使其分化为胰岛细胞,从理论上讲,能够实现无限量且无免疫排斥的细胞来源。然而,传统的培养方法存在诸多瓶颈,如产量低下、批次间差异大等,根本无法满足临床治疗的需求,糖尿病治疗的突破之路似乎困难重重。
生物反应器
本次研究的核心突破在于 Vertical Wheel® 生物反应器的成功应用。它的独特设计堪称精妙,通过垂直旋转叶轮形成温和的三维流体环境,完美解决了传统搅拌式生物反应器存在的剪切力高、细胞分布不均等难题。
在 cGMP 合规性方面,其封闭式设计支持从研发阶段到商业化生产的无缝过渡,完全符合药品生产质量管理规范(GMP)的要求,为后续的产业化生产铺平了道路。
关键实验数据与功能验证:实力的有力证明
在细胞分化效率上,在全悬浮培养条件下,超过 63% 的细胞分化为内分泌细胞(C 肽 +/NKX6.1+/ISL1+),这一数据显著高于传统 2D 培养的 40%,充分展现了该反应器在细胞分化方面的强大能力。
功能成熟度方面,生成的胰岛细胞在体外表现出 5 倍的葡萄糖刺激胰岛素分泌(GSIS)响应。将其移植到糖尿病小鼠模型后,能够在 16 周内使小鼠恢复正常的血糖稳态,并且长期维持良好的功能,证明了这些胰岛细胞具有出色的生理功能。
基因表达谱分析显示,通过单细胞测序发现,反应器培养的胰岛细胞转录组特征与成人原代胰岛高度相似,尤其是在 β 细胞特异性基因(如 INS、MAFA)的表达上表现优异,说明其在基因层面也与天然胰岛细胞非常接近。
长期安全性实验中,在动物实验里未观察到畸胎瘤形成或免疫排斥反应,并且移植后 4 个月的胰岛细胞仍然保持着内分泌功能和遗传稳定性,为临床应用的安全性提供了有力保障。
临床转化与产业化前景:开启糖尿病治疗新时代
该技术的临床转化已经迈出了关键步伐:
在合作伙伴与生产规模上,研究团队正与多家生物制药公司展开合作,计划在 2026 年前建成年产百万剂量级的 GMP 生产线。这一举措旨在将单次治疗成本从当前的数十万美元降至患者可负担的水平,让更多患者能够受益于这一先进技术。
移植策略优化方面,结合 “腹直肌前鞘下移植” 等创新方法,能够实现移植物的长期存活和功能监测,进一步提高治疗效果和安全性。
通用型细胞开发上,通过基因编辑(如敲除 HLA 基因)和免疫隔离技术,未来有望开发出 “现货型” 胰岛产品,这将进一步简化治疗流程,为糖尿病治疗带来革命性的变化。
随着 Vertex、CRISPR Therapeutics 等企业的同类管线进入 3 期临床,以及中国邓宏魁团队的自体 CiPSC 胰岛移植成功案例的出现,糖尿病治疗正迎来 “细胞再生医学” 的全新时代。未来,随着技术的不断优化和临床数据的日益积累,糖尿病有望不再是终身疾病,而成为可以被 “治愈” 的慢性病,为全球糖尿病患者带来光明的未来。
上述新闻稿从多维度展现了该研究的重要性与价值。你若觉得某些部分需要调整,比如数据表述或前景展望等,可随时告知我。
Cite this article
Dadheech, N., Bermúdez de León, M., Czarnecka, Z. et al. Scale up manufacturing approach for production of human induced pluripotent stem cell-derived islets using Vertical Wheel® bioreactors. npj Regen Med 10, 24 (2025). http://doi.org/10.1038/s41536-025-00409-y
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