人胚胎干细胞来源支持细胞(hESC-SCs)作为糖尿病小鼠模型中细胞移植治疗的免疫调节剂

本研究针对1型糖尿病(T1DM)细胞移植治疗中的免疫排斥难题，创新性地利用人胚胎干细胞(hESCs)分化为支持细胞(SCs)，建立大规模培养体系并验证其免疫调节功能。通过三阶段分化协议获得高纯度hESC-SCs，证实其表达典型标志物(GATA4/SOX9/CLDN11)和免疫调节因子(TGF-β1/IDO)。与胰岛素分泌细胞(EndoC-βH1)共移植后，糖尿病小鼠血糖稳定维持6个月，显著优于单移植组。该研究为细胞治疗提供新型免疫屏障策略，突破成熟SCs体外扩增限制。

　　

在1型糖尿病(T1DM)治疗领域，胰岛移植虽能重建血糖调控，但供体短缺和终身免疫抑制仍是重大挑战。尽管人胚胎干细胞(hESCs)可分化为胰岛素分泌细胞(β-like cells)，但移植后的宿主免疫攻击导致细胞存活率低下。传统物理屏障如微囊化装置存在纤维化、营养扩散受限等问题，而药物免疫抑制则伴随感染和肿瘤风险。自然界中，睾丸支持细胞(Sertoli cells, SCs)通过血睾屏障(BTB)和免疫调节因子(如TGF-β1/Fas-ligand)为生殖细胞创造免疫豁免微环境，这为细胞治疗提供了天然启示。然而成熟SCs体外增殖能力低下，难以满足临床需求。

针对这一系列难题，CHA大学(韩国CHA University)的研究团队开发了从hESCs规模化生产功能性支持细胞(hESC-SCs)的创新方案。通过三阶段定向分化协议——依次诱导间介中胚层(IM)、扩增IM前体细胞、分化为SCs——结合Claudin 11(CLDN11)磁珠分选，成功获得高纯度hESC-SCs。这些细胞不仅表达典型SCs标志物(SOX9/GATA4/AR)，还分泌免疫调节因子，在体外能剂量依赖性地抑制T细胞增殖，效果媲美骨髓间充质干细胞(hBM-MSCs)。当与人类胰岛素分泌细胞(EndoC-βH1)共移植至糖尿病小鼠皮下时，hESC-SCs使移植组血糖稳定维持180天，显著优于单移植组。该成果发表于《Stem Cell Research & Therapy》，为开发"无免疫抑制"的细胞治疗方案提供了新思路。

关键技术包括：(1)三阶段hESCs定向分化体系：CHIR99021诱导中胚层→bFGF/维甲酸(RA)生成IM→FGF9/GDNF/FSH分化为SCs；(2)CLDN11磁激活细胞分选(MACS)纯化；(3)体外T细胞增殖抑制实验(CFSE标记法)；(4)链脲佐菌素(STZ)诱导糖尿病小鼠模型；(5)皮下共移植(EndoC-βH1:hESC-SCs=2:1)结合透明质酸水凝胶载体；(6)小动物活体成像(CellBrite? NIR790标记追踪)。

主要研究结果

hESC-SCs的体外特性
通过逐步分化协议获得高纯度hESC-SCs，核型分析显示正常(46,XY)。细胞表达典型SCs标志物(SOX9/GATA4/AR/WT1/DMRT1)和功能基因(FSHR/CYP19A1/AMH)，且保持增殖能力至第9代。RT-PCR显示其免疫调节基因谱(TGF-β1/IDO/IL-10)与天然SCs高度相似，但缺失IL-1β/Foxp3表达。

免疫调节功能验证
在T细胞共培养实验中，hESC-SCs以剂量依赖性方式抑制CD4⁺/CD8⁺ T细胞增殖(20:1比例时抑制率达70%)，效果与hBM-MSCs相当。值得注意的是，传代后hESC-SCs的Fas-ligand表达上调，提示其可能通过诱导凋亡增强免疫抑制。

糖尿病模型治疗效应
在STZ诱导的轻度糖尿病小鼠(血糖250-350 mg/dL)中，EndoC-βH1单移植组仅短暂改善血糖，而hESC-SCs共移植组血糖稳定维持6个月(p<0.05)。组织学分析显示，共移植组在第28天仍保留更多胰岛素⁺细胞和SOX9⁺ hESC-SCs。活体成像证实hESC-SCs及其外泌体(EVs)均能显著延长EndoC-βH1在宿主体内的存活时间(p<0.01)。

讨论与展望
该研究首次建立hESC-SCs规模化生产平台，突破成熟SCs体外扩增瓶颈。其免疫调节机制可能涉及：(1)模拟BTB的物理屏障；(2)分泌TGF-β1/IDO等因子诱导调节性T细胞(Treg)；(3)Fas-ligand介导的免疫细胞清除。相较于传统微囊化技术，该策略更接近生理性免疫豁免环境。

局限性在于目前仅验证了轻度糖尿病模型效果，且长期(>6个月)移植细胞存活率仍需优化。未来可探索：(1)与多能干细胞来源的β细胞共移植；(2)基因编辑增强免疫调节功能；(3)开发可注射支架材料。这项技术不仅适用于糖尿病，还可拓展至神经退行性疾病、男性不育等领域的细胞治疗。