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【进展】复活胰岛

转自http://www.sciam.cn/article.php?articleid=461
5年前,哈佛医学院的丹妮丝·福斯特曼(Denise Faustman)一鸣惊人,整个生物医学界为之震惊——不过,在一些科学家眼里,这场震惊并不是什么好事。当时,福斯特曼宣称,通过再生小鼠的β细胞,使之重新分泌胰岛素,她治愈了小鼠的糖尿病。如果这一方法真能成功用于人类,那么糖尿病患者就不必每天都注射或服用胰岛素。出乎福斯特曼意料的是,她不仅没能拿到多少研究经费,反而招致骂声一片。有些研究人员因无法重复福斯特曼的实验而满腹牢骚;还有些人认为,福斯特曼让病人看到了希望,但这个希望却又永远无法实现,这是一件多么残忍的事情!

  四面楚歌没有击垮福斯特曼,她坚信自己是正确的。2006年3月,3个研究小组分别在美国《科学》杂志上发表文章说,他们成功重复了福斯特曼的治疗方案,再现了她最重要的研究成果,在大约一半的小鼠身上终止了疾病进程,并使它们恢复了正常功能。“这些结果真是太奇妙了:3个研究小组,历时3年,耗资百万美元,而他们原本是想证明,我的研究结果是错的,” 福斯特曼说,“我的意思是,他们全都是由少年糖尿病研究基金会(The Juvenile Diabetes Research Foundation,缩写为JDRF)资助的。”

  少年糖尿病研究基金会是非营利性研究领域的主要经费来源,曾经拒绝了福斯特曼的经费申请。基金会说,他们无法资助所有的研究经费申请,但福斯特曼却认为,JDRF是受到了固有观念的影响,对她的研究产生了偏见。她说,不久前,人们还理所当然地认为,β细胞一旦死亡,就无法再生。因此,她不得不转而申请由李·艾柯卡(Lee Iacocca)设立的基金(李·艾柯卡是克莱斯勒公司前董事长,他的夫人死于糖尿病并发症)。福斯特曼总共筹集到了1,100万美元的研究经费,治疗方案经过改良以后,很快就会开始进行初期的人体试验。

  年届5旬的福斯特曼说,胚胎干细胞是糖尿病领域的一大研究热点,而她的工作却在弱化胚胎干细胞的重要性。人们曾希望把干细胞转化为β细胞,从而为糖尿病患者提供充足的β细胞来源。JDRF和许多致力于消灭糖尿病的人无不支持干细胞研究。但是,迫于一些保守势力和宗教团体的压力,布什政府削减了对干细胞研究的资助。

  一次试验中,福斯特曼把健康小鼠的胰岛(含有β细胞的胰腺体)移植到患有Ⅰ型糖尿病(即幼年糖尿病)的小鼠身上,她由此受到启发,想到了再生β细胞的治疗方案。糖尿病的发生,是因为免疫系统错把自身胰岛视作外来入侵者,然后再错上加错地攻击它们。这是一种自身免疫性疾病,会逐渐损害胰岛功能,直至将胰岛摧毁。此后,患者就必须每天多次注射胰岛素,以保持血糖平衡。

  为了抑制自身免疫,福斯特曼给小鼠体内注射了一种细菌刺激混合剂——弗氏完全佐剂(Freund’s complete adjuvant),它能刺激小鼠机体产生肿瘤坏死因子α(TNF-α)。 TNF-α能摧毁被激活的免疫细胞,尤其是损害胰岛的免疫细胞。这样,当外科医生把胰岛移植到小鼠的肾脏时胰岛就可以“落地生根”,继而分泌胰岛素,恢复小鼠的血糖调节功能。

  福斯特曼后来回忆了实验的过程:“当时,我想得到一些数据,能够通过一幅图表,展示这样一个过程:胰岛同肾脏一起被取出以后,小鼠的血糖水平逐渐回升。”两只小鼠的肾脏被摘除后,“第二天,小鼠的血糖水平仍然是正常值——约为1.1(mg/mL),而且两个小家伙还在笼子里活蹦乱跳。” 2001年,她发表了一篇论文,断定两只小鼠已经长出了新的胰岛。

  遗憾的是,疗效未能保持,不良免疫反应又出现了。为了彻底解决这一问题, 福斯特曼借鉴了移植专家的构想。移植专家已经发现,肝细胞或脾细胞会对移植器官接受者的免疫系统进行“再教育”,使之把移植器官作为自身组织对待。或许在健康小鼠脾细胞的“教育”下,糖尿病小鼠的免疫系统也会学会如何成为非糖尿病免疫系统。

  福斯特曼的设想成功了。2003 年,她在《科学》杂志上报道了她的研究结果。她的某些论断,惹来许多知名专家的批评, 包括她的两位同事,美国哈佛大学的黛安·马西斯(Diane Mathis)和克里斯托夫·伯努瓦( Christophe Benoist)。他们给《纽约时报》写信,批评该报对福斯特曼所作的赞赏性报道。尽管《纽约时报》拒绝发表他们的批评信,但是该信的内容却在糖尿病学术界流传开来。

  然而,JDRF的发言人威廉·埃亨(William Ahearn)说,正是 2003年的那篇论文引起了基金会的兴趣。他们对福斯特曼现在描述为次要发现的结论——某些脾细胞明显能转化为β细胞——感到“特别兴奋”。相对于β细胞,脾细胞更易获取。埃亨说,如果这个方法可行,那么JDRF就想拥有这项技术。这就是基金会资助3个研究小组重复福斯特曼试验的原因。

  尽管来自芝加哥大学、华盛顿大学圣路易斯分校和乔斯林糖尿病中心 ( 包括马西斯和伯努瓦)的3个研究小组,在2006年3月公布了肯定性的结果,但是他们心中仍然顾虑重重。他们提出了3条酸味十足的解释:他们只治愈了约半数的小鼠;他们不能确定是这些小鼠长出了新胰岛,还是仅仅使处于休眠状态的细胞苏醒了;而且,他们没有发现脾细胞转化为β细胞的任何证据。

  2006年6月,在华盛顿特区召开的美国糖尿病学会年会上,一项研究结果的宣布或许有助于打消人们心中的疑团。年会上,日本大阪大学和庆应大学医学院的研究人员报告说,他们已用源于肿瘤的胰岛代替了福斯特曼所用的脾细胞。由于这些胰岛携带有脾细胞用于对免疫系统进行“再教育”的那种肽,因此它们既能控制血糖浓度,又能终止自身免疫反应。当源于肿瘤的胰岛相继死亡,而小鼠却依然健康时,证据出现了:它们肯定是长出了自己的β细胞。

  另一个由美国国立卫生研究院领导的研究小组报告说,在8只糖尿病小鼠中,他们不但治愈了其中7只小鼠的糖尿病,还治愈了它们的斯耶格伦综合征(Sjogren's syndrome)——一种破坏唾液腺的自身免疫疾病。研究人员证明,这些小鼠的新胰岛和新唾液腺正在生机勃勃地生长。经过辛勤的努力,他们证明了福斯特曼的最终结论——脾细胞已经转化为胰岛和唾液腺组织。

  这项工作是由美国国立卫生研究院的伊娃·梅齐(Eva Mezey)完成的,她用两种方法对同一组织切片进行染色,第一次是观察分泌物 (胰岛素或唾液),第二次则是观察雄性染色体,也就是Y染色体。因为脾细胞的提供者是雄性,接受者是雌性,所以任何具有Y染色体的细胞必定发源于脾细胞。

  虽然在小鼠身上取得了成功,但是到目前为止,这项技术尚未在人类身上有所突破。在以色列,有研究人员在Ⅰ型糖尿病患者身上尝试了福斯特曼的治疗方案,他们采用了一种叫做 BCG的肿瘤坏死因子刺激剂。这种刺激剂比弗氏完全佐剂温和,而且用于人类已有很长的历史。在试验初期,也得到了一些令人振奋的结果,但后来在加拿大和美国,实验结果却没有得到证实。福斯特曼再次受到了批评。

  福斯特曼反驳道:“但我们一旦知道了发生机理,就可以回过头去检验那些数据。我们发现以色列研究人员用的BCG剂量,是后来试验剂量的50倍。”她说掌握正确的用药剂量是最重要的,她计划研发一种生物标记物,以查明BCG在更低的剂量下,是否还能对破坏胰岛的免疫细胞发挥作用。

  福斯特曼打算在今年秋天自行其道,亲自对自己的一个治疗方案进行临床试验,她无视外界提出的一大堆批评。“现在有许多研究小组都在从事这一研究 ,” 她说,“如果效仿是最好的恭维,那么我受宠若惊。”
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