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生物技术在糖尿病最新治疗方法中的作用

糖尿病(DM)是一种常见的慢性疾病,是环境和遗传相互作用的结果,考虑到胰岛素的分泌是否少于需要或使用是否无效,主要分为两大类型:T1DM和T2DM。据估计,从2012年到2015年,全球因糖尿病造成的经济负担达 8250 亿美元,死亡人数达380万。

根据糖尿病的类型、发病机制和并发症(称为糖尿病相关疾病(DMRC)),人们提出了多种治疗方法,如改变生活方式、口服药物、胰岛素治疗,有时还进行胰岛或全胰腺移植。尽管医学在不断进步,但治愈血糖水平升高和随之而来的 DMRC 仍是我们要达到的目标。生物技术是各种疾病治疗方法中举足轻重的多学科领域,它在DM的不同治疗方法中同样发挥着令人印象深刻的作用。

生物技术在糖尿病最新治疗方法中的作用

胰岛素不足或缺陷是导致糖尿病的主要原因,因此胰岛素疗法成为糖尿病的有效治疗方法。随着时间的推移,通过生物技术改善胰岛素治疗正朝着改变作用期、耐久性和给药途径的方向发展。

2014年,欧盟批准了首个生物仿制胰岛素。新形式的胰岛素正在被开发为生物仿制胰岛素,与参比产品相比,生物仿制胰岛素更加复杂,具有相似的特性,成本更低,是生物技术在医学领域的产出之一。

推出了各种胰岛素给药方式,如口服胰岛素片、胰岛素泵、胰岛素吸入器和生物合成胰腺。连续皮下胰岛素输注用于模仿基础胰岛素分泌,通过一个小泵将特定剂量的胰岛素输送到人体。自动胰岛素输送系统是人工胰腺的机制,也称为闭环葡萄糖系统。这些系统利用控制算法,根据当时的血糖水平自动调整胰岛素的输注量,从而提高了胰岛素治疗的疗效和安全性。降低血清葡萄糖水平的波动一直是胰岛素替代疗法(IRT)的目标之一,作为智能系统的葡萄糖反应胰岛素给药技术的兴起是胰岛素替代疗法的新方法。根据葡萄糖浓度改变胰岛素类似物的结构和生物利用度,而无需外部监测,是这种新方法的前景所在。

干细胞移植是治疗自身免疫性疾病的主要方法之一,据报道,干细胞移植是改善作为自身免疫性疾病的 1型糖尿病的一种实用方法。间充质干细胞(MSCs)和造血干细胞(HSCs)的联合移植通过减少胰岛素的每日总用量和HbA1c水平,改善了T1DM。

研究表明,间充质干细胞的分化可通过组织工程技术产生胰岛素分泌细胞(IPCs)。支架可提供微环境,促进间充质干细胞向胰岛细胞分化,提高代谢活性,产生胰岛素和胰腺特异性转录因子,并防止细胞死亡。 如前所述,胰岛移植作为一种基于细胞的疗法被认为是治疗糖尿病的一种方法,50%的接受干预的患者移植后胰岛素独立性可提高至5年。

基于这种方法的局限性,组织工程学需要为三维(3D)结构中的胰岛素分泌细胞开发细胞外基质分子,使细胞更具活力和分泌胰岛素的能力,并利用包囊技术限制宿主的免疫攻击。目前有多种胰岛包囊方法,包括宏观、微观和纳米包囊以及生物打印,但这些方法都有其局限性,阻碍了在临床阶段的广泛应用。

抗CD3单克隆抗体表明HbA1c水平有所改善,并且通过保留β细胞功能,在减少新发T1DM患者的外源性胰岛素依赖性方面具有潜在作用。

肠道微生物群 (GM) 作为人类的第二基因组,在包括T1DM在内的许多疾病中发挥着至关重要的作用。根据证据结果,GM在T1DM中发生显着改变。因此,可以通过粪便微生物群移植调节T1DM患者的肠道微生物群来改善胰岛素抵抗和血糖控制。

研究已经使糖尿病的控制取得了显着的进步。然而,尽管糖尿病的治疗取得了显着的进步,但糖尿病的管理和疾病的并发症仍在研究中。由于成本高、复杂性和安全性不确定等原因,一些引入的方法并未得到很好的应用。

毫无疑问,基础科学特别是神经科学和生物技术与内科的合作可以为内分泌疾病的治疗创造更加光明的前景。通过精心设计的临床试验提出克服局限性的解决方案、优化、扩展和证明所提出方法的安全性是该领域研究的未来前景。在生物技术的基础帮助下进行更多研究以获得更先进的发现至关重要。

参考资料:Hajivalizadeh S, Akhondzadeh S. The Role of Biotechnology in Latest Therapeutic Approaches for Diabetes Mellitus. Avicenna Journal of Medical Biotechnology. 2024 Apr-Jun;16(2):66-67. DOI: 10.18502/ajmb.v16i2.14854. PMID: 38618507; PMCID: PMC11007373.

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