1型糖尿病（T1DM）因胰岛β细胞大量破坏而导致胰岛素分泌绝对不足，2型糖尿病（T2DM）也存在着胰岛功能逐步衰竭的过程。无论是T1DM还是胰岛功能衰竭的T2DM患者均需每日多次皮下注射胰岛素替代治疗。尽管商业化的胰岛素种类越来越多，但要达到理想的血糖控制目标还需患者长期不懈的努力。另一方面，即使严格控制血糖也不能完全避免糖尿病并发症的发生和进展，并且过于严格的血糖控制容易诱发低血糖，可能增加心血管事件的发生风险。迄今为止，胰腺移植或胰岛移植是完全纠正糖尿病患者胰岛素分泌不足最有效的方法。然而，胰腺移植由于手术创伤大、术后并发症等一系列问题，难以作为糖尿病治疗的常规手段。埃德蒙顿（Edmonton）方案的应用使胰岛移植的临床疗效显著提高，但供体胰岛组织来源的严重匮乏已成为制约其推广的最大障碍。因此，体细胞重编程和干细胞移植等胰岛β细胞再生治疗的策略也就成为攻克糖尿病的潜在希望^[1]。

成熟的胰岛β细胞具有下列独特的特征：可表达特异性的基因，如胰岛素、激素原转化酶、葡萄糖激酶、葡萄糖转运蛋白2（glucose transporter 2, Glut2）、配对盒因子4（paired box 4, Pax4）等；具有特异性的结构元件，如胰岛素分泌颗粒；发挥特异性的生物学功能，如葡萄糖感知功能、包括葡萄糖在内的各种因子刺激下的胰岛素分泌反应等。迄今为止，各种促进胰岛β细胞再生的干预策略均难以获得功能完全成熟的β细胞，需要进一步探索促进β细胞分化和成熟的优化方案，也需要积累相关临床研究的证据。本文就胰岛β细胞再生治疗的若干研究方向进行评述。

在体外长期培养或在某些生理或病理性应激（如增龄、高糖、高脂等）的体内条件下，胰岛β细胞可丢失其特性，退回到较为原始的阶段，此即β细胞去分化^[2]。去分化可能是糖尿病个体β细胞功能减退的新机制^[3]。在体外培养添加干细胞诱导分化过程中常用的细胞因子、撤除体内的生理或病理性应激、应用某些降糖治疗方案（如胰岛素治疗）等，均可部分恢复β细胞的某些特性^[4]。再次获得成熟β细胞特征的过程即所谓的再分化。基于β细胞表型转化的上述发现，有人推测可通过β细胞去分化，使其在去分化状态下进行扩增，以增加胰岛细胞数量，促进扩增后的胰岛细胞再分化，从而获得成熟β细胞表型并发挥功能。这可能是重建胰岛功能的一种新策略^[3]。

众所周知，胎儿和幼年期的胰岛β细胞具有一定的增殖能力。近年来的研究显示，在某些生理和病理条件下（如妊娠、肥胖、胰岛素抵抗等），成年β细胞也可代偿性增生，以维持机体的血糖稳态。谱系追踪实验证实，成年小鼠胰腺切除术后，残存的β细胞是胰岛新生的主要来源^[5]。外科手术获得的胰腺组织的免疫染色显示，成人胰岛中同样也存在少量的增殖性β细胞^[6]。因此，研发促进β细胞增殖的干预策略可能是增加胰岛细胞数量的好方法，但需要关注胰腺外分泌（尤其是导管）细胞的增殖和成瘤的潜在风险。

各种胰腺上皮细胞来源于共同的前体细胞（即转录因子Pdx1阳性细胞），故具有相似的发育路径和表观遗传特征，尤其是胰岛不同类型细胞之间具有更多的相似性。抑制α细胞特异性转录因子Arx，过表达β细胞特异性转录因子Pax4，均可诱导α细胞向β细胞转化。在β细胞几乎完全缺失的条件下，邻近的α细胞可丢失原有的表型特征，不用通过中间状态而直接转化为β细胞，并获得完全的β细胞表型，进而降低这类糖尿病小鼠模型的血糖水平^[7]。令人欣喜的是，从青春期到成年甚至老年阶段，α细胞都可向β细胞转化。与此相反，δ细胞在青春期前可转化为β细胞，该转化过程涉及δ细胞去分化为前体细胞、前体细胞增殖、前体细胞再分化为β细胞等环节^[7]。细胞去分化和再分化后所形成的β细胞数量相对较多，这可能是该模型中δ细胞向β细胞转化能够完全逆转高血糖的原因。遗憾的是，成年后无法完成δ细胞向β细胞的转化，仅存在转化效率相对较低的α细胞向β细胞的直接转化。

胰腺导管结扎可促进胰腺外分泌的导管细胞和腺泡细胞转化为胰岛β细胞。过表达胰腺内分泌前体细胞或β细胞的特异性转录因子（如Pdx1、Ngn3、MafA等），抑制胰腺外分泌的特异性转录因子（如Fbw7、Ptf1a等），也可诱导胰腺外分泌细胞向β细胞转化。此外，表观遗传修饰、细胞因子或小分子物质均可促进上述细胞类型转化。基于胰腺各种类型细胞在发育生物学上的紧密关系，在体内诱导胰腺其他类型细胞向β细胞转化是糖尿病的潜在治疗策略^[8]。然而，胰腺细胞间的相互转化仅处于探索性研究阶段，并且几乎所有研究均在动物模型中完成，缺乏人体研究的数据。开发非病毒载体的转染工具（如RNA或蛋白转染）、改变胰腺细胞的微环境（如口服或注射药物或小分子物质）等更具临床应用优势的细胞重编程策略是未来的研发方向。

在胚胎发育过程中，肝脏和胰腺来源于内胚层的同一细胞群，肝细胞可表达一些葡萄糖刺激胰岛素分泌反应过程相关的基因（如Glut2、葡萄糖激酶等），且肝细胞再生能力强、数量巨大。因此，肝细胞具有重编程为胰岛β细胞的巨大潜力。链脲佐菌素（STZ）诱导的糖尿病小鼠接受静脉注射编码转录因子Pdx1和（或）NeuroD、Ngn3、MafA及Pax4的腺病毒，可诱导肝细胞转化为β细胞，并降低小鼠的血糖水平。原代培养的人类和鼠类肝细胞在体外也可成功重编程为β细胞，将这类重编程的β细胞移植到糖尿病小鼠体内可缓解高血糖状态^[9]。与胰腺发育路径相近的另一个器官是肠道。肠道是一个快速更新的器官，从胎儿直至成年的肠道中均存在大量前体细胞。肠道内分泌前体细胞与胰腺内分泌前体细胞一样也可表达转录因子Ngn3，肠道内分泌细胞具有与胰岛细胞相似的血糖感知系统和激素分泌调节机制，这些特性使肠道细胞成为β细胞重编程的优选细胞来源。研究显示，叉头盒转录因子（forkhead transcription factoro 1，FoxO1）基因敲除可使肠道内分泌前体细胞在肠道内生成β样细胞，且在STZ造模后可重建小鼠胰岛素分泌功能和血糖稳态调节^[10]。上述结果提示，抑制肠道内分泌前体细胞FoxO1活性的药物在糖尿病治疗学领域可能具有理想的研发前景。

值得注意的是，皮肤成纤维细胞、毛发角质形成细胞虽然与胰腺在胚胎发育过程中相距甚远，但也可被重编程为β样细胞，该重编程的细胞可降低STZ糖尿病小鼠的血糖水平^[11]。由于皮肤和毛发的数量巨大，取材方便，且可从自体获取，故极大地保证了胰岛β细胞再生的细胞来源，并可避免移植后的免疫排斥反应。

干细胞既有自我更新和不断增殖能力，又具有多向分化潜能，在一定条件下可分化为各种细胞、组织和器官。通过体内和体外诱导干细胞定向分化为具有胰岛素分泌能力的细胞，可重建胰岛功能。根据来源不同，干细胞可分为胚胎干（embryonic stem，ES）细胞、诱导性多潜能干（induced pluripotent stem，iPS）细胞和成体干细胞。

理论上，ES细胞和iPS细胞具有无限增殖和诱导分化为机体几乎所有组织细胞的潜能。ES细胞是目前研究最广泛、最成熟的干细胞体系，iPS细胞与ES细胞存在类似的特性，并有望解决免疫排斥反应的难题。目前诱导ES细胞和iPS细胞定向分化为胰岛β细胞最常用的方案包括如下几种：（1）干细胞转染胰岛发育相关的关键性转录因子（如Pdx1、Pax4等）；（2）在培养体系中序贯添加生长因子或信号通路激活剂或抑制剂，模拟胰岛的体内胚胎发育过程（如经定型内胚层的诱导分化途径等）；（3）利用胎儿胰岛、发育增殖中的胰腺组织制备条件培养基，或将干细胞与上述组织细胞共培养或共移植，模拟体内胰岛微环境^[12]。在上述三种方案中，传统基因转染技术需要病毒载体或基因修饰，存在一定的安全隐患；共培养或共移植存在机制不明、难以规模化生产、体内成瘤等难题。因此，越来越多的研究通过筛选生长因子、药物、小分子物质等来诱导干细胞定向分化，故第二种分化方案成为目前研究的主流和未来发展的趋势。随着体外培养方案的不断改进，ES细胞和iPS细胞体外诱导分化的效率明显提高，这两类干细胞来源的β细胞在基因表达谱、C肽阳性细胞比例、胰岛素分泌颗粒的超微结构等方面均与成熟β细胞非常相似，并且在T1DM动物模型的体内移植实验中显示了良好的降糖疗效^[13]，为ES细胞和iPS细胞用于治疗T1DM患者奠定了坚实的基础。对于临床应用而言，ES细胞来源的胰岛细胞移植后可发生免疫排斥。已有研究者将人ES细胞来源的胰腺前体细胞装入一种特制的包囊（Encaptra, TheraCyte）内再进行移植。这种细长型的包囊有双层膜，生物相容性良好，在允许氧气和营养物质自由交换的同时，具有免疫隔离作用，并可消除移植后细胞成瘤的担忧。动物实验显示，该方法可恢复糖尿病模型动物的内源性胰岛素分泌，纠正高血糖状态^[14]。2014年8月，美国食品和药品监督管理局（FDA）批准了ViaCyte公司利用Encaptra装置进行人ES细胞来源的胰腺前体细胞移植治疗T1DM的临床试验，这是胰岛β细胞再生治疗的一个重要的里程碑。该研究将对人ES细胞来源的胰腺前体细胞移植治疗的有效性、安全性、移植物的稳定性及Encaptra装置的可靠性进行评估。

成体干细胞是存在于机体组织或器官中的干细胞，理论上在特定条件下可分化为特定的细胞、组织或器官，是修复和再生的基础。胰腺干细胞有自发分化为胰岛细胞的潜能，但其增殖能力有限，且缺乏特异性标志物、分离扩增困难，故限制了其临床应用。造血干细胞和间充质干细胞是两种被广泛用于临床研究的成体干细胞，可通过分离患者自体的干细胞进行移植治疗，故可解决免疫排斥反应问题。已有多个研究小组报道，自体造血干细胞移植治疗新发病的T1DM患者，可升高血清C肽水平，减少胰岛素剂量甚或停用胰岛素治疗，且疗效似乎可长期保持^[15,16]。间充质干细胞来源广泛，骨髓、脂肪、脐带等组织是目前常见的获取途径。间充质干细胞移植治疗糖尿病患者也有某些成功的案例，同样也具有一定的疗效^[17]。然而，目前已公布的临床试验均为单中心、小样本的临床研究，且大多数研究缺少对照组，故干细胞移植治疗糖尿病的长期有效性和安全性尚需在多中心、大规模的随机对照临床试验中加以验证。截至2017年7月，在临床试验注册网站（https://clinicaltrials.gov/）注册的干细胞治疗糖尿病及其并发症的临床试验不足80项，大多数试验方案仅纳入数十例患者，且未提供相关研究数据，甚至部分试验被撤回或状态未知。我国为了规范干细胞的临床研究，国家卫生和计划生育委员会（卫计委）启动干细胞临床研究的申报和备案工作，截至2017年7月已通过卫计委备案的研究项目共计8个（网址http://114.255.123.14/index.jsp），尚无干细胞治疗糖尿病的临床研究进行备案。中华医学会糖尿病学分会关于干细胞移植治疗糖尿病的立场声明明确指出，不建议将干细胞移植治疗糖尿病的技术作为常规的临床实践^[18]。

恢复患者的胰岛β细胞数量和功能是治疗糖尿病的有效途径之一，对于T1DM和胰岛功能衰竭的T2DM患者而言，这可能是其治愈的唯一手段。同种异体胰岛移植治疗糖尿病具有良好的疗效，但受限于供体来源不足，故胰岛β细胞再生治疗的新策略研究极具潜在的应用价值。促进β细胞增殖和再分化可在原位增加β细胞数量，且胰腺微环境有利于再生胰岛的功能成熟。体细胞重编程技术的出现为胰岛β细胞再生治疗开辟了新的天地，不管是与β细胞发育路径相近的胰腺其他类型细胞，还是来源于外胚层的皮肤成纤维细胞均可作为β细胞再生的来源。重编程细胞的来源广泛，取材方便，在胰岛β细胞再生治疗方面存在巨大优势。然而，目前大部分研究还都处于动物实验阶段，需要进一步的研究数据加以验证。另有研究显示，不依赖病毒载体进行基因转染，仅仅应用某些药物和小分子化合物也能够起到诱导细胞重编程或细胞转化的作用，这类方法为将来的临床应用提供了更好的安全性。干细胞诱导分化技术为干细胞来源的胰岛细胞移植奠定了重要基础。体外诱导干细胞定向分化为成熟β细胞仍存在某些亟待解决的技术难题，距离临床应用尚有一定的距离。不过令人欣喜的是，干细胞治疗T1DM患者的临床试验正在逐步开展，这是推动胰岛β细胞再生治疗最终走向临床应用的必由之路。随着技术的不断进步，相信胰岛β细胞再生治疗有望成为战胜糖尿病的有力手段。