工程化干细胞来源胰岛（SCIs）治疗1型糖尿病（T1D）：免疫逃逸与应激韧性的遗传工程策略

《Regenerative Medicine》：Engineering stem cell-derived islets for type 1 diabetes: genetic strategies for immune evasion and stress resilience

　　

1型糖尿病（T1D）以自身免疫介导的胰腺β细胞破坏为特征，导致终身胰岛素依赖和疾病负担。干细胞来源胰岛（SCI）替代疗法已成为恢复内源性胰岛素生成的有前景策略；然而，免疫排斥、炎症应激和β细胞内在脆弱性仍是移植移植物长期存活的主要障碍。基因编辑和干细胞工程的最新进展加速了下一代SCI的开发，这些SCI旨在逃避免疫识别，同时增强对致糖尿病应激通路的抵抗。本综述中，研究人员审视了旨在通过调节抗原呈递、免疫检查点信号、细胞因子反应性和细胞应激适应来改善β细胞保护的基因工程策略。研究人员讨论了已确立的免疫逃逸靶点，包括β₂-微球蛋白（B2M）、II类主要组织相容性复合体反式激活因子（CIITA）、分化簇47（CD47）、程序性死亡配体1（PD-L1）和细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4-免疫球蛋白（CTLA4-Ig），以及涉及肾酶（RNLS）、硫氧还蛋白相互作用蛋白（TXNIP）和未折叠蛋白反应（UPR）调节因子的新兴应激韧性通路。研究人员进一步强调β细胞应激如何放大免疫识别和移植物功能障碍。总之，这些方法支持多功能工程化SCI，旨在克服免疫介导和内在应激相关障碍，以实现持久的β细胞替代。文献通过PubMed和Google Scholar检索确定，检索时间为2026年2月至2026年9月。

1 Background：论文概述T1D临床负担、β细胞自身免疫破坏、细胞替代治疗进展及SCI临床研究现状，提出免疫逃逸与应激韧性协同工程化的立论基础。1.1 Clinical burden and unmet need of T1D：T1D全球患病人数持续上升，现有胰岛素治疗不能恢复内源性β细胞功能，仍存在严重低血糖（SHEs）、酮症酸中毒及长期并发症风险。1.2 Autoimmune destruction of β-cells and immune dysregulation in T1D：T1D由遗传易感、环境触发和免疫失调共同驱动，CD8⁺细胞毒性T细胞和CD4⁺辅助T细胞参与β细胞破坏；应激β细胞可上调HLA I类、产生新抗原并增强免疫原性，提示内在应激亦为治疗靶点。1.3 Cell replacement therapy: progress and limitations：全胰和尸体胰岛移植可改善血糖，但受供体稀缺、手术风险和长期系统免疫抑制限制。1.4 Clinical progress in stem cell-derived islet replacement：多能干细胞（PSC）分化、基因编辑和诱导多能干细胞（iPSC）技术推动SCI临床转化，但免疫排斥和系统免疫抑制依赖仍突出。1.4.1 Allogeneic stem cell-derived islets requiring systemic immunosuppression：zimislecel（原VX-880）在FORWARD试验中将同种异体SCI经肝门静脉输注，早期报告显示胰岛素生成、血糖改善及部分患者胰岛素独立，短期未见移植物来源畸胎瘤或肿瘤，长期安全性仍需随访。1.4.2 Autologous SCI studies：自体SCI首例研究及后续病例显示移植后可实现胰岛素独立，但停用免疫抑制后移植物功能丢失的机制未确立，不能据此推断复发自身免疫的因果关系。1.5 Gene-edited hypoimmune primary donor islets：低免疫平台（HIP）工程化尸体胰岛在无系统免疫抑制下显示移植物存续和C肽分泌，提供免疫逃逸工程早期临床概念验证，但不能等同于低免疫SCI的直接验证。1.6 Adjunct immunomodulatory approaches in primary donor islets：tegoprubart（AT-1501）靶向CD40-CD40L通路，作为无钙调神经磷酸酶抑制剂方案的一部分用于尸体胰岛移植，可能补充未来SCI治疗。1.7 Rationale for engineering immune-evasive and resilient SCIs：理想疗法应恢复持久β细胞功能且无需慢性免疫抑制；炎症、代谢、内质网（ER）和氧化应激可损害β细胞身份与功能并增强免疫原性，故增强应激韧性可能与限制免疫识别同等重要。1.8 Literature search methodology：本文为叙述性综述，检索PubMed并辅以Google Scholar，时间范围为2026年2月至2026年9月，聚焦SCI、T1D、基因工程、免疫逃逸、β细胞应激和细胞替代治疗。2 Immune evasion and immune modulation：SCI需同时抵抗自体复发自身免疫和同种异体排斥，免疫逃逸策略分为抗原呈递调节、适应性免疫检查点与共刺激信号控制、固有免疫调节、免疫运输与免疫突触稳定四类。2.1 Mechanisms of alloimmune and recurrent autoimmune recognition：同种异体排斥与复发自身免疫重叠但机制不同；直接、间接和半直接同种异体识别，以及记忆性自身反应T细胞、供体特异性抗体和早期固有炎症均可导致移植物损伤，降低供体HLA表达不等于完全保护。2.2 Antigen presentation modulation (B2M, CIITA, NLRC5)：MHC I类和II类抗原呈递是适应性免疫识别核心，干预B2M、CIITA和NLRC5可降低移植物免疫可见性。2.2.1 β₂-微球蛋白（B2M）：B2M缺失消除MHC I类表面表达并减少CD8⁺T细胞直接识别，但可能触发自然杀伤（NK）细胞“缺失自我”反应，需HLA-E等补偿策略。2.2.2 II类反式激活因子（CIITA）：CIITA缺失阻止炎症诱导性MHC II类表达并减少CD4⁺T细胞直接识别，但不能消除宿主抗原呈递细胞（APC）介导的间接呈递。2.2.3 NLR家族CARD结构域包含5（NLRC5）：NLRC5可调控炎症诱导的MHC I类超表达，提供较B2M完全敲除更可调的免疫校准策略，但需评估抗病毒和应激适应影响。2.3 Adaptive immune checkpoint and costimulatory signaling control (PD-L1, CTLA4)：检查点和共刺激阻断可在移植物局部抑制T细胞活化。2.3.1 程序性死亡配体1（PD-L1）：PD-L1与PD-1结合抑制T细胞增殖和细胞毒性，工程化表达可改善干细胞来源β样细胞存活，但单独应用难以完全抑制强抗原呈递和持续炎症。2.3.2 细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4-免疫球蛋白（CTLA4-Ig）：CTLA4-Ig阻断CD80/CD86与CD28共刺激，减少初始T细胞活化，但对已建立记忆效应反应作用有限，适合与其他免疫逃逸改造联用。2.4 Innate immune regulation (IDO, HLA-E, CD47)：固有免疫在早期植入失败和排斥中重要作用，需抑制NK细胞、巨噬细胞和髓系炎症。2.4.1 吲哚胺2,3-双加氧酶（IDO）：IDO通过色氨酸耗竭和犬尿氨酸代谢抑制T细胞增殖并促进耐受，局部IDO活性可与检查点信号协同改善胰岛移植物存活。2.4.2 人类白细胞抗原-E（HLA-E）：HLA-E与NKG₂A等抑制性受体结合，可缓解B2M缺失所致NK细胞“缺失自我”反应；其保护作用具背景依赖性。2.4.3 分化簇47（CD47）：CD47与SIRPα结合提供“别吃我”信号并抑制巨噬细胞吞噬，但过度或持续CD47信号可能影响β细胞应激和功能，需可控表达。2.5 Immune trafficking and synapse stabilization：调节免疫细胞黏附和运输可减少移植物局部免疫浸润。2.5.1 细胞间黏附分子1（ICAM-1）：ICAM-1促进白细胞与整合素LFA-1相互作用及炎症部位迁移，降低ICAM-1表达可能减少免疫细胞黏附和移植物破坏。2.6 Design implications for SCI engineering：持久SCI保护可能需要多层工程化，同时靶向适应性免疫、固有免疫、体液免疫及间接/半直接识别；组合免疫工程可产生免疫隐蔽的PSC衍生物，体现从单基因编辑向系统级设计转变。3 β细胞应激韧性与存活：β细胞高依赖ER维持胰岛素合成分泌，慢性未折叠蛋白反应（UPR）、炎症和氧化应激可导致功能障碍、凋亡和免疫原性增强。3.1 ER stress adaptation and proteostasis control (XBP1, IRE1α, PERK, ATF6)：UPR包括IRE1-XBP1、PERK和ATF6三支，适度激活有利恢复，慢性过度激活不利。3.1.1 需肌醇酶1α（IRE1α）与X盒结合蛋白1（XBP1）：IRE1α-XBP1轴促进ER扩张、伴侣诱导和蛋白稳态恢复，XBP1调节可影响SCI对炎症和ER应激反应，但过度IRE1α活化可转向调节性IRE1依赖降解（RIDD）和促凋亡信号。3.1.2 蛋白激酶R样ER激酶（PERK）：PERK通过磷酸化eIF₂α短暂抑制整体翻译以减轻ER负荷，生理上支持β细胞成熟和应激适应，慢性激活可经CHOP等促凋亡。3.1.3 激活转录因子6（ATF6）：ATF6在ER应激后转位至高尔基体并释放ATF6(N)，诱导伴侣和折叠 machinery；ATF6信号不足或过度均可能破坏稳态，早期植入期适度增强可能有益。3.2 Survival signaling and senescence regulation (FGFR1, PTPN1, CDKN1A, ZBED3)：慢性炎症应激可诱导衰老和生存信号失调，衰老β细胞通过衰老相关分泌表型（SASP）放大炎症。3.2.1 周期蛋白依赖性激酶抑制剂1A（CDKN1A；p21）：p21介导应激诱导细胞周期停滞和衰老，衰老β细胞分泌SASP；完全敲除可能增加肿瘤风险，宜调控衰老阈值或选择性清除衰老细胞。3.2.2 成纤维细胞生长因子受体1（FGFR1）：FGFR1经MAPK和PI3K–AKT信号影响β细胞存活、成熟和应激适应；抑制FGFR1可降低炎症性HLA I类表达和CD8⁺T细胞识别，但需安全控制。3.2.3 蛋白酪氨酸磷酸酶非受体1型（PTPN1；PTP1B）：PTP1B负调胰岛素和细胞因子受体信号，过度活性与胰岛素信号受损和炎症增强相关；部分抑制可能提高代谢适应度，但需精确靶向。3.2.4 锌指BED型包含3（ZBED3）：ZBED3与β-catenin稳定和Wnt信号增强相关，可能影响存活和应激适应；其在SCI中的直接验证不足，且Wnt失调具肿瘤风险。3.3 Stress sensing and intrinsic vulnerability modulation (GCN1L1, RNLS, TXNIP)：应激感知网络整合营养、炎症和代谢信号，决定适应或功能障碍。3.3.1 通用氨基酸合成调控1样1（GCN1L1）：GCN1L1激活GCN2并启动整合应激反应（ISR），通过eIF₂α磷酸化和ATF4促进翻译重编程；适度增强可能改善早期植入代谢韧性，慢性激活可损害分泌功能。3.3.2 肾酶（RNLS）：RNLS被鉴定为β细胞应激易感性决定因子，缺失可降低ER应激、改善细胞适应度并增强对自身免疫破坏的抵抗；RNLS抑制已在人干细胞来源β细胞中评估。3.3.3 硫氧还蛋白相互作用蛋白（TXNIP）：TXNIP促进氧化应激和NLRP3炎症小体激活，导致炎症和β细胞凋亡；抑制TXNIP可改善存活和葡萄糖反应性胰岛素分泌，并已在人PSC来源胰岛样聚集体中编辑。3.4 Design implications for SCI engineering：ER应激、生存信号、衰老和应激感知通路与免疫损伤相互放大；将抗原呈递控制与应激韧性增强联合，可能同时抵御免疫介导损伤和内在β细胞衰竭。4 Emerging candidate pathways for SCI optimization：转录组、GWAS和功能遗传筛选提示糖基化、神经免疫、脂代谢和转录调控网络等新靶点；MGAT家族影响N-连接糖基化分支和免疫可见性，GRM2、嗅觉受体、PLIN4、HIVEP2、MED11、TGM6和LGSN等仍属探索性候选，HIVEP2在β细胞球体中敲除不足以提供保护，需功能验证。4.1 Design implications for SCI engineering：未来SCI工程可能从单基因修饰转向多组学发现的系统级设计，但多数新通路仍处发现阶段。5 Translational challenges and future engineering considerations：成功治疗不仅需恢复血糖，还需有效植入、血管化和长期功能；肝门静脉输注常见但长期耐久性有限，SCI成熟度不足可能需要较大剂量和重复移植，分化方案、共培养、类器官和生物材料正用于改善成熟。6 Safety, control, and translational considerations：免疫逃逸工程增加残余未分化细胞、畸胎瘤和失控增殖风险；基因组编辑需评估脱靶、结构变异和基因组不稳定，诱导型“kill switch”可作安全控制但需验证；多基因改造产品需严格制造和质量控制、 potency assay及长期监测。7 Future directions and conclusions：早期临床试验显示SCI或基因工程胰岛可植入、分泌胰岛素并部分逃避免疫破坏，但SCI成熟度、最佳移植部位和长期存活仍未确定；未来需同时优化免疫保护、应激韧性、代谢稳定、血管整合和长期安全，从单基因免疫编辑转向多层免疫保护与韧性整合。7.1 Future perspectives：未来5–10年SCI疗法可能推进临床并扩大可及性，重点包括规模化制造、一致性质量控制、标准化临床前效力试验、长期随访及低免疫SCI临床测试；单细胞分析、基因组工程和标准功能测试将支持精准表征和安全部署。