iPS干细胞治疗糖尿病，竟导致患者出现肿瘤？
来源:生物世界
2006年，日本京都大学山中伸弥教授在 Cell 期刊发表论文，发现将 Oct3/4、Sox2、Klf4、c-Myc 这四种转录因子通过病毒载体导入成熟体细胞后，可将体细胞转化为诱导多能干细胞（iPSC）。山中伸弥因此获得了2012年诺贝尔生理学或医学奖，也开启了 iPSC 治疗的新时代。近年来，基于 iPSC 的 CAR-T、CAR-NK 细胞疗法，以及再生医学和抗衰老研究如火如荼。然而，诱导的 iPSC 可能存在细胞过度生长和癌变风险，因此具有潜在致癌性。早在2009年，山中伸弥就曾在 Nature Biotechnology 期刊发表论文，显示胚胎成纤维细胞来源的 iPS 神经干细胞植入小鼠后，具有较高的成瘤风险。近日，Stem Cells and Development 期刊发表了一篇题为：Distinctive Clinical and Pathologic Features of Immature Teratomas Arising from Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Beta Cell Injection in a Diabetes Patient 的论文。尽管目前有许多基于 iPSC 的细胞疗法的临床试验，但仍不清楚是否会在患者中发生真正的肿瘤。这篇论文报告了第一例 iPSC 来源细胞治疗2型糖尿病后形成未成熟畸胎瘤的临床病例。与成熟畸胎瘤不同，未成熟畸胎瘤具有复发和转移的潜力，论文作者强调，在使用 iPSC 细胞治疗时，应当更加关注畸胎瘤的形成，并进一步探索治疗的安全性和有效性。糖尿病是一种以高血糖、胰岛素抵抗和血糖调节缺陷为特征的代谢性疾病，可损害各种器官功能。据WHO预测，到2030年，全球糖尿病患者人数将翻一番，造成严重的社会经济负担。2型糖尿病（T2DM）占所有糖尿病病例的85%-95%，其特征是胰岛素抵抗和胰腺β细胞的胰岛素分泌受损，多数患者需要终生接受胰岛素注射来控制血糖，这常导致不可逆胰腺β细胞损伤并引起严重并发症。近年来，越来越多的研究开始聚焦于使用人诱导多能干细胞（hiPSC）来源的β细胞来治疗胰岛中不可逆的β细胞损伤，并被认为是治愈糖尿病的有潜力的方法。然而，iPSC 的致瘤性一定程度上阻碍了其临床应用，在体外和体内 iPSC 实验模型中，已检测到其存在广泛的基因组不稳定性，包括染色体畸变、拷贝数变异和单核苷酸变异等，小鼠模型实验也观察到了存在致瘤性，此外，还有少数临床试验病例报道了 iPSC 来源的细胞在移植后形成肿瘤或肿瘤样病变。但目前还没有 iPSC 治疗2型糖尿病后导致患者出现肿瘤的病例报道。这篇论文报道了一例2型糖尿病患者在接受 iPSC 来源细胞治疗后形成未成熟畸胎瘤的病例。该2型糖尿病患者接受移植的β细胞是由自体 iPSC 分化而来，2020年6月，该患者在北京的某家医院接受了自体 iPSC 来源的β细胞的注射，病历显示，该患者血液中分离的体细胞被重编程为 iPSC，然后再分化为胰岛β细胞，在扩增后通过左上臂的三角肌注射到患者体内。到治疗后2个月，患者的血糖调节和胰岛素水平并没有改善，反而在注射位置出现肿块以及腋窝淋巴结肿大。此后，这名患者来到了云南省肿瘤医院接受了治疗（该患者的iPSC治疗并非在云南省肿瘤医院进行）。磁共振成像（MRI）扫描提示，该肿瘤为良性或中间性肿瘤。2020年8月，患者接受了肿瘤切除手术，病理诊断显示是未成熟畸胎瘤。PET-CT 检查显示存在同侧腋窝和颈部淋巴结转移。经过两个周期的常规化疗后，患者的肿瘤出现进展。此后患者接受了颈部和腋窝手术区的辅助放疗，并结合化疗。到2021年10月，PET-CT 显示患者没有出现肿瘤复发或远端转移。为了确定畸胎瘤中是否存在胰岛β细胞，通过免疫荧光测定检测诱导的 iPSC 的关键标志物 OCT4 和 SOX2 基因表达，二者在细胞核或细胞质中均呈阳性。然而，对肿瘤细胞中胰岛素的免疫组织化学染色呈阴性。OCT4 和 SOX2 阳性，表明注射后的细胞并未完全分化。而胰岛素阴性表明这些细胞没有产生胰岛素分泌功能，这说明 iPSC 在体外诱导的状态不代表在体内植入后的状态。对患者的肿瘤组织进行的高通量测序显示，患者肿瘤细胞中存在 ABCB4、CDC73、CROT、DNMT3A、HCK、KMT2D、MSH2、MSH6、NCOR2、PRDM1、PREX2、RPS6KB2、TRAF7、ZFHX3、ZNF703 和 ZRSR2 这16个基因的错义或移码突变。iPSC 来源的细胞疗法已经在临床试验中显示了对癌症、神经图形学疾病以及糖尿病的疗效。与其他干细胞疗法相比，iPSC 细胞具有更易获取、扩增迅速、免疫原性低、无伦理问题等显著优势。然而，基于 iPSC 的细胞治疗具有致瘤性的潜在风险，这是其在推广到临床过程中面临的一大障碍。越来越多的证据表明，iPSC 的重编程会带来潜在致瘤性风险，例如病毒载体带来的基因插入、转录因子的长期过表达等等。2022年4月，Altos Labs 公司在 Nature Aging 发表的一项研究显示【2】，通过瞬时表达重编程因子（Oct4、Sox2、Klf4 和 c-Myc）对衰老小鼠进行体内重编程，恢复了衰老细胞的年轻表观遗传特征，并延长了早衰小鼠模型寿命。这提示了我们，瞬时诱导方案效果良好，且没有观察到致瘤性等潜在副作用。最后，论文作者总结道，在 iPSC 来源的β细胞治疗糖尿病后，应更加关注畸胎瘤的形成，因为形成的未成熟畸胎瘤比典型的成熟畸胎瘤更具侵袭性。应在标准临床试验中进一步探索 iPSC 来源细胞治疗糖尿病的安全性和有效性。
