晚期糖尿病患者血糖脆性状态严重，难以用外源性胰岛素控制，并出现心脏、肾脏和眼部等多种并发症，甚至可出现危及生命的无症状性低血糖昏迷等严重事件。胰岛移植和胰腺移植均属于胰岛功能替代治疗，可以达到血糖的生理性动态调节，从而可以根治性治疗晚期糖尿病。胰腺移植疗效确切，可以实现对糖尿病患者持久的血糖代谢控制^［1］，但是存在手术创伤大、手术并发症风险高等缺点。与之相比，胰岛移植创伤小，安全性高，可以多次接受胰岛移植，并且疗效确切，医疗需求前景广阔^［2］。

胰岛移植早期因受胰岛分离技术、移植免疫方案等因素影响其疗效，发展较缓慢，近年来胰岛移植在上述方面取得明显进展，已逐渐成为常规开展的晚期糖尿病的微创根治疗法。现将胰岛移植用于临床治疗晚期糖尿病的最新研究进展综述如下。

1.同种异体胰岛来源及其制备技术进展：目前，临床上用于胰岛移植较成熟的仍是同种异体胰岛，供体胰岛主要从脑死亡器官捐献供体（DBD）胰腺中获得，也有个别报道活体捐献部分胰腺组织用于胰岛分离获取，但供体存在手术风险和术后糖尿病风险。一方面，由于捐献/转化率、器官产量及器官丢弃率等方面的原因，只有不到30%的捐献者的胰腺可以被用于移植^［3］。另一方面，在早期技术条件下每例胰岛移植往往需要同时用2~3个供体胰腺才能满足必要的胰岛数量。因此，胰岛分离技术和效率不足等因素是临床胰岛移植一直以来受限的重要原因。

胰岛移植的理想供体与胰腺的全器官移植相似，但又有其自身特点，如由于高体质指数（BMI）供体胰腺具有更多数量的胰岛，因此用于胰岛移植的供体BMI常高于胰腺移植供体MBI。相反，高BMI的供体由于胰腺体积较大而在进行全胰腺移植时则具有较高的手术风险。供体年龄方面，由于胰腺不同发育阶段对胶原酶反应不同，胰岛移植常需要成年供体以利于胶原酶消化胰腺组织。明尼苏达大学研究表明20~50岁、BMI>30 kg/m²、随机血糖正常的供体是胰岛移植成功的重要因素^［4］。此外，也可采用糖化血红蛋白（HbA1c）水平<6%作为合适胰腺的筛选指标^［5］。

用于胰岛移植的胰腺获取方式与全器官胰腺移植相似，不同之处在于前者无需完整保留胰腺血管，仅需胰腺组织完整。由于胰腺组织对内源性蛋白水解酶的损伤高度敏感，因此理想情况下应在其他腹部器官获取之前迅速切除胰腺，以最大程度缩短热缺血时间和对胰腺组织的可能损害。应将胰脏和与胰头邻近的一段十二指肠一起整块取出置于低温保存液中，无菌运输到胰岛分离中心^［6］。

胰腺消化和胰岛纯化的主要程序步骤可以概括为，将胶原酶溶液灌注到胰管内，通过机械方法增强酶对胰腺的消化，然后密度梯度离心纯化^［7］。胰岛的分离纯化在早期主要依靠单一的Dextran或Ficoll密度梯度离心的纯化技术。1989年Ricordi等^［8］发明的自动化胰岛分离系统使胰岛的质量和产量得到了显著提升，推动了胰岛移植由实验研究进入大范围临床应用，并在后来的几十年得到不断的发展。

最后，有研究认为在移植入受体体内前应将得到的胰岛放置于培养基中孵育36~72 h，不仅可以减少过客白细胞的数量和胰岛Ⅰ类人类白细胞抗原（HLA）的表达^［9］，还可以减少单核细胞趋化蛋白-1（MCP_-1/CCL2）以及组织因子的产生^［10］，从而降低胰岛的免疫原性。与此同时，对胰岛进行葡萄糖刺激、细菌内毒素等质控鉴定。近年美国制定了临床胰岛移植标准化操作流程^［7］，胰岛制备成功率可达52.5%^［11］，我国最近也就胰岛制备技术达成专家共识，有力推动了临床胰岛移植的发展^［12］。

2.异种胰岛的应用：猪胰岛不仅可以提供充足的胰岛来源，并且在生理上与人类胰岛保持相似的血糖浓度。从1994年Groth等首次开展猪胰岛移植的临床试验至今，国内外多家机构都已开展相关研究^［13］。但是，异种移植面临着传染人畜共患病、比同种异体移植更强烈的免疫排斥等问题而限制了其临床应用。通过基因编辑的方法解决猪胰岛的免疫原性等问题是一种可行的手段，近年有学者通过CRISPER-Cas9 RNA引导的核酸酶系统成功将猪内源性逆转录病毒（PERV）体外感染人类细胞的能力降低1 000倍^［14］，并克隆出世界首批PERV活性灭活猪^［15］，解决了猪胰岛移植中的PERV跨物种传播问题。随后又在此基础上将PERV灭活的猪通过基因工程消除三种异种抗原并表达九种人类转基因，进一步增强了猪胰岛与人的免疫相容性和凝血相容性^［16］。

3.干细胞的体外胰向分化：多能干细胞（PSC）包括胚胎干细胞（ESC）和诱导性多能干细胞（iPSC），人们已经可以在体外将PSC诱导分化为定型内胚层、胰向内胚层、胰腺祖细胞等对应胰腺发育各阶段的细胞，因此干细胞很可能成为解决供体胰岛短缺的另一条有效途径。先前的许多研究报导了在体外将PSC或内胚层细胞、胰祖细胞等诱导为产胰岛素细胞，但是这些方法最终获得的并不是真正的人β细胞，而是不成熟的多激素前体细胞。对这些由干细胞在体外分化来的产胰岛素细胞的转录分析表明，相比于成人β细胞它们更接近于胎儿β细孢^［17］， 它们或是异常共表达胰高血糖素等其他激素，或是不能表达NKX6-1等β细胞标记物，或是在移植入体内后不能正常发挥作用。2014年，Melton和Kieffer团队分别通过模仿胰腺的体内发育，在体外实现了从PSC➝定型内胚层➝胰向内胚层➝胰腺前体细胞➝内分泌前体细胞➝胰岛内分泌细胞的分步诱导，成功地建立了由人PSC分化获得单激素的、功能性β样细胞的分化体系，最终获得了与人β细胞在各方面都十分相似的干细胞来源的β（SC-β）细胞，在移植到糖尿病小鼠体内后可以更快地逆转高血糖症状。尽管如此，这两种分化体系产生的SC-β细胞在葡萄糖反应性胰岛素分泌能力和个别的基因表达上仍与真正的人β细胞存在微小差异^{［18, 19］}。随后Melton进一步对其分化体系产生的SC-β进行单细胞测序，结果表明该分化体系最终得到的细胞除了β细胞、α细胞等胰腺内分泌细胞之外，还存在胰腺外分泌细胞和肠嗜铬细胞，说明该分化体系仍需继续完善^［20］。因此后续不断有新的研究在此分化体系基础上进行改良^［21］，如最近Melton团队中的Millman证实肌动蛋白细胞骨架的状态与驱动胰腺谱系定向的转录因子表达有关，并通过Latrunculin A （10010630， Cayman Chemical）解聚细胞骨架报导了一种无需悬浮培养的二维分化方案^［22］。

类器官是一种由干细胞，包括PSC和成体干细胞（ASC）自我组装形成的多细胞三维结构，能够在体外模拟对应组织器官的特定结构和功能。近年来，胰岛类器官的研究进展巨大，我国学者通过单细胞测序在成年小鼠胰腺内鉴定出一种被称为“蛋白C受体阳性细胞”（Procr⁺）的成体干细胞，并建立了由Procr⁺细胞生成胰岛类器官和扩增胰岛类器官的体外培养体系^［23］。同年，美国的Evans团队成功利用人iPSC生成人的胰岛类器官^［24］。这些研究极大推动了干细胞体外胰向分化的进展，使干细胞有望成为胰岛移植的另一种可靠来源。

若不能有效地控制排斥反应，移植物将会被受体的免疫系统排斥而导致移植失败，而所选用免疫抑制方案又要考虑对移植胰岛存活的影响，因此免疫抑制方案问题成为胰岛移植中除供体来源技术问题以外的另一主要限制因素。2000年，Shapiro等^［25］报道了著名的“Edmonton”方案，这种无糖皮质激素的免疫抑制方案最大限度地减少了对于移植胰岛的存活不利影响，有力地推动了胰岛移植的发展。另外，一些其他的免疫调控技术不仅可以协助免疫排斥剂更好地抑制排斥反应，还可以明显减少免疫排斥剂的使用量从而降低副作用。

1.包囊免疫隔离技术：包囊装置分为微包囊装置和大包囊装置两大类，可以通过物理隔离移植物与宿主的免疫细胞在不抑制受体免疫系统的条件下保护移植组织。微包囊仅包含单个细胞或胰岛，表面积与体积的比值大有利于营养物质的交换，但包膜的厚度和孔径大小较难控制，且移植入体内后难以实时成像和跟踪。相反，大包囊的孔径等膜参数较易控制且易于跟踪取出，临床应用可行性更大，但其物质交换效率较低，限制了细胞的存活和功能^［26］。此外，大包囊设备相关的材料可能会引起异物反应以及纤维化导致设备故障^［27］。

多年来，最常用于胰岛移植的胶囊材料为藻酸盐，它在植入体内后通常吸引免疫细胞并导致纤维化瘢痕组织沉积，使得治疗效果不佳^［28］。2016年， Anderson等发现了一种变体-三唑-硫代吗啉二氧化藻酸盐几乎可以完全不被免疫系统识别， 装载Melton的SC-β细胞的这种胶囊可以将Ⅰ型糖尿病小鼠模型的血糖恢复至正常水平^［29］。

在微囊化领域，胶囊的大小对移植的可行性、免疫等方面有重要影响。2014年Tomei通过“shrink-wrapping technology”将聚乙二醇水凝胶覆盖到细胞团上从而制造出最小的胶囊。虽然聚乙二醇会引起更强的免疫反应，但是这种微包囊足够小，可以植入更理想的移植部位^［30］。有研究显示，直径为1.5 mm的胶囊免疫原性远低于糖尿病细胞治疗领域的研究人员常规使用的0.5 mm胶囊^［31］。然而，直径的三倍意味着每个胶囊的体积增加近30倍，使得体内没有部位可以移植足够维持血糖正常的胶囊^［28］。目前，Viacyte 公司开发的名为 PEC-Encap™ （VC-01™）的大包囊装置正在进行临床Ⅰ/Ⅱ期试验 ^［32］，并且在2017年已经获批开展其新一代产品 PEC-Direct™（VC-02™）的临床Ⅰ/Ⅱ期试验^［33］。

2.间充质干细胞（MSC）诱导免疫耐受及保护胰岛生长的应用研究：MSC是一类存在于骨髓和几乎所有器官的结缔组织中的成体干细胞，具有自我更新及多向分化潜能。许多研究表明MSC可以广泛地抑制多种免疫细胞的功能，还能够分泌促进胰岛血管重建的血管内皮生长因子（VEGF）。因此，近年来许多学者进行了将MSC与胰岛细胞共培养/共移植的实验，结果表明MSC与胰岛细胞的共培养/共移植能够有效地保护胰岛细胞免受免疫反应的伤害、维持胰岛细胞的形态、促进胰岛的血管化，从而显著增强了移植胰岛的功能，减少了逆转糖尿病所需的胰岛数目^［34］。近期还有学者将MSC与胰祖细胞共培养并共移植，证实MSC可以通过分泌胰岛素样生长因子1（IGF1）促进胰祖细胞增殖分化并增强体内的胰岛移植物功能^［35］。我国学者最近还证实了MSC还可以通过逆转β细胞的去分化，用于Ⅱ型糖尿病的治疗^［36］。此外，MSC可以与包囊技术联合应用于胰岛移植^［37］。目前MSC用于胰岛移植在安全性方面已得到认可，在疗效方面国内外多家中心正在研究中，有待后续确证。

3.通过基因调控抑制移植免疫反应：效应T细胞是同种异体胰岛移植中引起免疫排斥反应的主要免疫细胞类型，其被激活后会上调凋亡相关受体Fas的表达，使自身对配体FasL介导的凋亡信号更加敏感，从而实现机体的负反馈调节。1996年Lau等首次将过表达FasL的细胞与胰岛共移植以抑制排斥反应，他们将过表达FasL的小鼠成肌细胞与胰岛共移植到糖尿病小鼠的肾包膜下，成功地延长了胰岛移植物的存活时间，并使糖尿病小鼠的血糖恢复正常水平。后来，Yolcu等将FasL的胞外段与链霉亲和素（SA）组成融合蛋白SA-FasL，将SA-FasL与细胞膜上标记了生物素的小鼠自体脾脏淋巴细胞进行孵育后再与异体胰岛共移植，也取得了成功的结果。2018年，Headen等将生物素修饰的4-聚乙二醇-马来亚酰胺水凝胶微球与SA-FasL共孵育后与异体胰岛共移植到小鼠体内，使胰岛存活时间延长至200 d以上^［38］。在抗原呈递过程中，T细胞表面的程序性细胞死亡蛋白1（PD-1）与其配体PD-L1之间的相互作用也可以负向调节免疫应答。Evans等证实由过表达PD-L1的人iPSc分化产生的胰岛类器官可以逃避移植的排斥反应，并且持续表达内源性PD-L1的胰岛类器官可以在免疫正常的人源化小鼠体内维持葡萄糖稳态^［24］。

胰岛移植作为一种微创的胰岛功能替代治疗方法，安全性高，疗效确切，可以实现患者血糖的动态生理性调节，抑制甚至逆转眼部、肾脏等多种糖尿病并发症，是目前唯一能根治糖尿病的微创疗法。近年来胰岛移植技术发展飞快，全球乃至我国多家中心已开展临床胰岛移植项目及其相关研究，并逐渐达到良好的治疗效果。同时，胰岛分离制备技术仍不够完善，干细胞分化胰岛体系中存在多种非胰岛细胞，猪胰岛的排斥和安全性问题尚未完全解决，以包囊为代表的免疫调控技术还需发展完善，种种挑战亟待学者们进一步研究以应对。