摘要

1型糖尿病(T1DM)是產生胰島素的胰腺β細胞自身免疫破壞的結果。盡管我們對糖尿病的發病機製和管理以及治療方案(主要包括注射胰島素和全胰腺移植)的理解都取得了進展，但這些進展仍不能令人滿意，隻有一小部分患者達到了他們的血糖目標。胰島素基因治療是指通過將產生胰島素的基因引入不正常產生胰島素的內源性細胞群，從而開發β細胞替代品。這種策略有望克服目前治療方法的局限性。在此，我們概述了胰島素基因治療的曆史並回顧了目前的成就。我們還簡要討論了需要改進的地方和未來可能的方向。

關鍵字

基因治療;胰島素;1型糖尿病;腺相關病毒

簡介

I型糖尿病(T1DM)是一種由分泌胰島素的胰腺β細胞自身免疫破壞引起的慢性疾病，導致胰島素分泌的進行性和不可逆的衰竭[1,2]。《國家糖尿病統計報告》估計，美國約有125萬人患有T1DM，其中約20萬年齡小於20歲的人，每年約有4萬人被診斷為T1DM[3]。T1DM的發病率急劇增加，如果這一趨勢持續下去，預計到2050年美國將有500萬人患T1DM[4,5]。這種增長會對健康產生嚴重的短期和長期影響，並將對醫療保健成本產生重大影響[6,7]。

自Banting FG和Best CH[8]發現胰島素以來，外源性胰島素治療一直是控製T1DM患者高血糖的主要治療方法。然而，外源性胰島素治療不能快速和準確地對血糖水平的波動作出反應，導致頻繁的高血糖漂移和罕見但可能危及生命的低血糖事件。β細胞替代，無論是實體胰腺移植還是胰島移植，都能有效控製高血糖，但由於供體器官不足，需要終身免疫抑製，這種治療的有效性受到限製[9,10]。其他幾種不依賴捐贈器官的治療方法已經被用來改善糖尿病的治療，包括β細胞的再生。不幸的是，大多數現有的治療方法未能提供足夠的控製，要消除這種疾病[11]仍需做大量工作。

胰島素基因治療是指將胰島素基因表達在通常不產生胰島素的細胞類型中，以恢複糖尿病患者的正血糖狀態為目的。這是目前最有希望以安全、特異性和高效的方式治愈T1DM的方法。然而，在非β細胞中模擬胰島素產生和分泌的一些更複雜的方麵仍然是一個挑戰。

第一個必須克服的挑戰是生產功能性胰島素。胰島素是作為單鏈前體，胰島素前原合成的，由a鏈和B鏈由連接(C)肽和信號肽分離。胰島素前原信號肽的裂解產生胰島素原，胰島素原通過兩種特定的激素前轉化酶PC1/3和PC2的蛋白水解作用進一步成熟[12,13]。因此，為了使胰島素基因治療成功，不僅要表達胰島素基因，還必須進行適當的翻譯後處理。激素前轉化酶隻在β細胞和其他分泌通路受調控的細胞中表達，如垂體細胞和腸K細胞[14]。因此，胰島素基因治療策略必須要麼以內源性表達原激素轉化酶的細胞為目標，要麼使用其他方法來規避其活性的需要。

第二個主要挑戰是實現葡萄糖反應性胰島素的分泌。胰腺β細胞有能力通過葡萄糖轉運蛋白-2 (GLUT2)和葡萄糖激酶的活性來感知葡萄糖水平的波動;並通過釋放儲存在分泌顆粒[15]中的預製胰島素對生理葡萄糖濃度作出反應。這兩種特征都是維持血糖正常的關鍵。模擬β細胞對葡萄糖的反應性胰島素分泌仍然是胰島素基因治療領域的一個挑戰。

最後，選擇合適的靶細胞和基因傳遞載體仍然是關鍵考慮因素。

在這篇綜述中，我們提出了胰島素基因治療的概述，並強調了這一有前途的治療的現狀。我們還討論了目前方法的改進領域和未來可能導致安全有效的基因治療方法的潛在方向。

胰島素基因治療:一個曆史的視角

基因治療的基本概念出現於20世紀60年代，這是當時分子生物學和遺傳學取得重大進展的結果，奠定了分子遺傳學和基因轉移的基礎。1963年，分子遺傳學的先驅約書亞·萊德伯格(Joshua Lederberg)在《人類的生物學未來》(Biological Future of Man)中寫道:“我們可能會預見……染色體和片段的交換。分子生物學的最終應用將是直接控製人類染色體的核苷酸序列，加上所需基因的識別、選擇和整合。用化學方法將多核苷酸序列嫁接到病毒DNA上隻是時間問題”[16,17]。克隆方法開發後不久，1978年，基因泰克公司的Goeddel DV[18]及其同事利用並結合大腸杆菌表達的胰島素A和B鏈，製備了第一個重組DNA人胰島素。1982年，人胰島素成為重組DNA技術的首批產品之一，獲得FDA批準[19]。功能性胰島素可以在重組DNA的非β細胞中產生，這為基因療法治療T1DM成為可能提供了基礎證據。

將胰島素基因轉染到體細胞是首次嚐試在體外在猴腎細胞係中，由於缺乏激素前轉化酶，導致表達胰島素原而不是功能成熟的胰島素[20,21]。1983年，Moore HP等人[22]通過將人胰島素cDNA導入來源於垂體前葉的小鼠垂體細胞係AtT-20中，證明了其向天然胰島素的正確轉化。at -20細胞具有β細胞的某些特征，含有激素前轉化酶和分泌顆粒。at -20細胞的胰島素表達證明了非β細胞可以被修飾以分泌胰島素的原理。有趣的是，在1983年，Nicolou和他的同事也展示了他們的研究結果在活的有機體內注射脂質體誘捕胰島素cDNA後，顯示胰島素在大鼠肝髒成功表達[23]。1987年，Selden RF和同事[24]描述了將表達胰島素原的成纖維細胞植入糖尿病小鼠的金屬硫蛋白啟動子下。這些早期的實驗並沒有達到完美的正血糖;然而，它們是後續研究的基礎。

1994年，Valera A和同事[25]在肝髒特異性磷酸烯醇丙酮酸羧酸激酶(PEPCK)啟動子的控製下，通過生產表達人胰島素原基因的轉基因小鼠，探索了將肝髒作為胰島素基因治療靶器官的可能性。本實驗證明，胰島素原可由肝細胞產生，並可部分使糖尿病小鼠血糖正常。然而，在這些早期的胰島素基因治療實驗中，科學界已經要求需要一個活躍和成熟的胰島素生產調節係統。

盡管未能恢複糖尿病動物的血糖正常，但這些早期研究表明了整體方法的可行性，促使進一步研究克服生物活性胰島素在靶細胞調控釋放下產生的挑戰。

生產具有生物活性的胰島素

具有功能活性的胰島素的分子結構需要在特定的位點上對前體胰島素前原分子進行蛋白水解切割。由於大多數細胞缺乏胰島素成熟所需的特定蛋白酶，不同的研究小組設計了新的策略來克服這個問題。製造活性激素的主要方法是在胰島素原分子中引入蛋白質水解裂解位點，這些裂解位點可被糠醛(一種包括肝細胞在內的許多組織中的蛋白酶)識別。Furin識別的一致裂解位點由氨基酸殘基Arg-X-LysArg組成，該氨基酸殘基在人胰島素原中缺失，而在大鼠胰島素原中存在一個副本。Gorman CM等人[26]采用定點突變的方法將furin一致裂解序列引入到人胰島素原cDNA中。當轉染到轉化的人腎細胞後，變異的人胰島素原cDNA被加工成成熟的、有功能的人胰島素。受體結合和自磷酸化試驗表明，這種胰島素變體結合並激活胰島素受體類似於原生胰島素。furin一致序列的引入已被證明可以增加多種非神經內分泌細胞中胰島素原向胰島素的轉化過程，包括肝細胞[27]、成纖維細胞[28]、成肌細胞[29]。

葡萄糖反應性胰島素轉基因表達

胰島素基因治療的一個主要挑戰是，從非β細胞類型合成和分泌胰島素的能力，以響應葡萄糖水平的變化。

胰腺β細胞具有獨特的功能，可以根據生理葡萄糖濃度調節胰島素的合成和分泌。β細胞能夠通過GLUT2和葡萄糖激酶[30]的活性監測較大生理濃度範圍內的循環葡萄糖濃度(2-20 mM)。同樣，肝細胞、下丘腦細胞和小腸K細胞均表達GLUT2或葡萄糖激酶，並可對血糖濃度的波動[31]作出反應。β細胞對葡萄糖和其他代謝物在轉錄、轉錄後、翻譯和翻譯後水平上的胰島素生物合成也有控製作用。此外，β細胞與其他難以接受二次刺激的替代細胞不同，它有能力在分泌囊泡內儲存胰島素，並產生二次刺激分泌偶聯信號，以激活胰島素的快速胞外分泌[32]。

由於在非β細胞中實現葡萄糖反應性胰島素釋放已被證明是困難的，許多注意力都集中在通過調節胰島素轉基因的轉錄實現葡萄糖反應性胰島素生產。例如，葡萄糖誘導反應元件(gres)是在葡萄糖誘導基因的啟動子區發現的葡萄糖反應DNA基元，如LPK, S14，脂肪酸合成酶和乙酰輔酶a羧化酶[33]。gres由兩個串聯的5 ' -CACGTG重複序列E盒組成，間隔5 bp。當特定的轉錄因子碳水化合物反應元件結合蛋白(ChREBP)識別E box序列時，會導致基因轉錄的葡萄糖響應控製[34,35]。隨後，在原代細胞培養和轉基因小鼠[36]中證實了GIRE的功能。這些實驗是文獻中報道的成功使用gres進行胰島素基因治療的許多其他實驗的前身

Alam T等人[37]在肝髒特異性白蛋白啟動子的控製下，從S14基因中重組了含有gres的胰島素表達盒。的在活的有機體內胰島素表達盒通過多種載體傳遞，包括迷你圓環DNA [37]，腺病毒,慢病毒[38,39]，對糖尿病大鼠肝髒的作用被研究為一種潛在的糾正高血糖的方法。傳遞轉基因導致恢複正常血糖，改善糖耐量和正常的體重增加率。

Alam T等報道了更多關於該係統的研究。[37]。他們將LPK基因中的gres連接到肝髒特異性胰島素樣生長因子結合蛋白-1 (IGFBP1)啟動子上，並在傳遞到肝細胞後授予葡萄糖誘導的、胰島素抑製的反應。他們證明，在鏈脲佐菌素(STZ)誘導的糖尿病大鼠和小鼠中注射他們的胰島素基因構建可以恢複接近正常的血糖[40,41]。

Han和同事們合成了一種含有GIREs的合成啟動子(SP23137)。在stz誘導的糖尿病小鼠中，肝靶向腺病毒轉染可逆轉高血糖並改善糖耐量。同樣，Zhang和Dong從乙酰輔酶a羧化酶(ACC)基因的啟動子中克隆了gres，並在肝細胞中顯示出葡萄糖響應性胰島素的產生。在stz誘導的糖尿病和自身免疫性非肥胖糖尿病(NOD)小鼠[43]中進行糖耐量試驗，以表征糖尿病的永久逆轉。

固有的葡萄糖反應，肝髒特異性啟動子也被研究與胰島素基因表達有關。Chen等人證實，葡萄糖刺激和胰島素反饋調節stz誘導的糖尿病大鼠肝髒中胰島素的生成，由葡萄糖-6-磷酸酶(G6Pase)啟動子驅動。他們報道了高血糖的改善[44,45]。在這種方法中，由於胰島素產生負反饋，G6Pase啟動子的胰島素表達量低。因此，有人建議進一步加強這一製度。葡萄糖誘導的、胰島素抑製的GLUT2啟動子[46]，以及葡萄糖和胰島素誘導的胰島素-1啟動子[47]也在基因治療的背景下被探索。

盡管有上述數據，但轉錄調控的胰島素分泌反應的緩慢動力學和潛伏期可能導致高血糖糾正的延遲，誘導後階段胰島素的持續產生可能導致低血糖。由於血漿胰島素的半衰期較短，因此通過控製轉基因胰島素mRNA的半衰期來模擬胰島素分泌是可能的。Thulé PM等人[48]通過創建產生不穩定胰島素原信息的胰島素結構來驗證這一假設，並將結果與他們的標準結構進行比較。他們發現產生不穩定的前胰島素的結構改善了血糖反應在體外而且在活的有機體內．

在另一種方法中，Gan SU等人開發了一種可誘導的胰島素表達係統，作為在低血糖情況下關閉胰島素分泌的安全機製。他們證明了多西環素可以抑製胰島素基因表達。此外，他們發現在stz誘導的糖尿病小鼠中，退出多西環素可以重新激活該表達。

胰島素轉基因表達的靶細胞

在胰島素基因治療中，有多種細胞類型被靶向產生胰島素，其特點如表1所示。

特征	靶細胞
	肝	肌肉	垂體	K細胞
Glucose-sensing係統	是的	沒有	沒有	是的
Glucose-regulatable啟動子	是的	沒有	沒有	是的
胰島素原酶處理	沒有	沒有	是的	是的
分泌係統	沒有	沒有	是的	是的
起源於內胚層的	是的	沒有	沒有	沒有

表1:胰島素基因治療靶細胞的特點。

腸K細胞具有β細胞的一些特性，如表達GLUT2、葡萄糖激酶和胰島素原加工酶，已成為胰島素基因治療的潛在靶點。例如，張At，等人[50]在葡萄糖調節K細胞特異性啟動子(GIP啟動子)的控製下克隆了人胰島素基因，當用於stz誘導的糖尿病小鼠時，產生了具有生物活性的胰島素，恢複了正常血糖。然而，人們對葡萄糖[51]以外的來源對GIP啟動子的調控、病毒載體對K細胞的可及性以及與K細胞快速周轉率相關的細胞靶向困難等問題提出了擔憂[38,52]。

包括垂體細胞和肌細胞在內的其他細胞類型也被研究為胰島素基因治療的靶點。胰島素基因治療的早期實驗是在神經內分泌細胞係AtT-20中進行的，AtT-20來源於垂體前葉的acth分泌細胞。Moore HP等人[22]證實，用含有人胰島素原cDNA的質粒穩定轉染at -20細胞，可產生分泌正確加工和成熟胰島素多肽的細胞係。盡管AtT-20細胞的胰島素分泌可以被forskolin或異丁基甲基黃嘌呤(IBMX)等藥物刺激，但AtT-20細胞對葡萄糖作為促分泌劑沒有反應。Hughes SD等人在AtT20細胞中將胰島素基因與GLUT2和葡萄糖激酶共轉染，獲得葡萄糖響應性[53]。然而，促腎上腺皮質激素的分泌刺激糖皮質激素的合成和抑製胰島素的作用限製了這種方法的有效性。骨骼肌細胞的基因工程對抗高血糖也進行了測試。骨骼肌細胞不表達GLUT2或葡萄糖激酶。相反，它們表達GLUT4和己糖激酶，兩者都對葡萄糖有較高的親和力(即，較低的Km)。Bosch和他的同事通過胰島素和葡萄糖激酶的共表達逆轉了stz誘導的糖尿病小鼠的高血糖，進展到在狗[54]上的實驗。 In 2017, the group demonstrated long-term efficacy of insulin gene therapy in dogs for up to 8 years [55].

長期以來，肝細胞一直是β細胞替代的首選靶點。它們是長壽命和強健的蛋白質工廠，能夠生產和分泌治療性蛋白質。此外，肝細胞接受廣泛的血液供應，並可被血液攜帶的顆粒(如病毒)接觸到。此外，它們表達的葡萄糖傳感分子與胰腺中的葡萄糖傳感分子幾乎相同(即GLUT2，葡萄糖激酶)，因此具有對血糖濃度變化作出反應的內在能力。最後，利用gres和葡萄糖敏感基因啟動子可以使胰島素轉基因具有葡萄糖濃度敏感性。雖然肝細胞缺乏胰島素原處理酶，但這一限製已在很大程度上被各種策略所克服。一些研究人員將肝細胞轉導為胰島素基因[37-47]。

基因傳遞方法

持久有效的基因治療需要高效地將核酸序列傳遞到靶細胞，導入基因的充分和長時間表達，且沒有任何毒副作用。基因傳遞可以通過多種方法進行，包括病毒或非病毒載體。

非病毒載體具有安全、易於製造和生產規模的優點，但由於無法有效地傳遞到靶細胞而受到限製。Alam T等人[37]以小圓DNA的形式探索了胰島素基因水動力傳遞的潛力。在stz誘導的糖尿病大鼠中，該方法以劑量依賴性的方式糾正糖尿病高血糖約一個月。小圓DNA的免疫原性降低，允許重複給藥，第一次給藥後效率降低。

其他使用非病毒載體的研究也有報道。He CX, et .[56]通過流體動力學方法將胰島素表達質粒轉移到stz誘導的糖尿病小鼠。質粒進入肝細胞後，血漿胰島素水平升高，血糖水平降低。牛麗，等。[57]轉染NIH3T3細胞在體外用含有胰島素質粒的殼聚糖納米顆粒觀察胰島素水平的升高。的在活的有機體內殼聚糖納米顆粒灌洗灌腸可使stz誘導的糖尿病大鼠在5天後血糖降低。同樣，Rasouli M和同事[59]使用含有胰島素基因的殼聚糖納米顆粒，研究了K和L細胞在糖尿病小鼠中產生胰島素的能力。血糖水平降低，胰島素表達增加。Sato M等人[60]通過電穿孔法將含有綠色熒光蛋白(GFP)基因的圓形質粒DNA直接注入ICR小鼠的胰腺實質。基因傳遞後1天觀察到GFP, 1周內表達量降至基線水平。

病毒載體是將基因傳遞到細胞中最有效的係統。野生型病毒經過基因改造，使其具有非致病性和無法複製，同時保留傳染性。病媒發展的最大進展是利用慢病毒，腺病毒和腺相關病毒。每種病毒載體類型都有其固有的優點和缺點。用於基因治療的病毒載體的主要類型見表2。

向量類型	包裝容量	將基因轉移到非分裂細胞	表達式	染色體整合	免疫原性
腺病毒	7.5 kb	是的	瞬態	沒有	高
腺相關病毒	4.5 kb	是的	暫態穩定	沒有	低
慢病毒	8 kb	是的	穩定的	是的	低
逆轉錄酶病毒	8 kb	沒有	穩定的	是的	溫和的

表2:用於胰島素基因治療的病毒載體的例子。

逆轉錄病毒(RV)載體已被用作胰島素基因傳遞的病毒載體。RV載體來源於小鼠失活病毒，具有與宿主染色體DNA穩定結合、基因長期表達等優點。然而，插入突變具有很大的風險。1999年，在接受嚴重聯合免疫缺陷治療的患者發生白血病後，這種風險被顯著注意到[61]。逆轉錄病毒基因轉移的另一個缺點是要求靶細胞處於活躍的增殖狀態。由於體內大多數細胞不是不分裂就是緩慢分裂，逆轉錄病毒載體治療T1DM的潛力有限[62,63]。

一種逆轉錄病毒載體，慢病毒(LV)是由人類免疫缺陷病毒(HIV)衍生而來的，其優點是能夠轉導分裂細胞和非分裂細胞。由於它們來源於艾滋病毒，生物安全性是它們作為治療手段應用的一個問題;然而，為了減少產生複製能力不足病毒的可能性並提高安全性，引入了一些修改[64]。

在stz誘導的糖尿病大鼠肝髒中，在白蛋白啟動子的控製下，LV已被Handorf AM等人[39]用於傳遞胰島素基因。這些大鼠的胰島素分泌是葡萄糖反應性的，並維持了482天，同時以劑量依賴性的方式恢複體重增加。Ren B和同事[65]也證實了stz誘導的糖尿病大鼠和NOD小鼠在使用巨細胞病毒(CMV)啟動子調控可切割糠蛋白胰島素基因表達後，門內給藥慢病毒載體可長期糾正高血糖[66]。然而，可以預見的是，胰島素分泌對葡萄糖不敏感。此外，當該小組使用相同的方法將基因轉移到9隻切除胰腺的豬的肝髒時，隻有一頭豬在短期內保持血糖正常[67]。

腺病毒是另一種類型的病毒載體。腺病毒載體具有高效轉導分裂細胞和非分裂細胞的能力，並提供高水平的轉基因表達，具有包含大型轉基因的能力。腺病毒載體不整合到宿主基因組中[68]。此外，對病毒衣殼蛋白或在某些情況下對轉基因自身產生強烈的細胞免疫反應;防止轉基因基因的長期表達以及載體的重新給藥[68-71]。

為了解決病毒衣殼蛋白的免疫原性，新一代的“無膽”腺病毒載體已經開發出來。這些載體完全缺乏所有病毒蛋白編碼序列，因此免疫原性較差，已知轉基因的表達時間較長[71]。

Handorf AM等人[38]利用腺病毒載體轉導stz誘導的糖尿病大鼠肝髒及其胰島素表達盒。然而，血糖正常隻持續了大約一個月。Short DK等人[72]也使用腺病毒載體逆轉糖尿病小鼠的高血糖。正如預期的那樣，血糖水平下降觀察了大約一個月。

腺相關病毒(AAV)載體正成為研究和臨床應用中首選和最常用的病毒載體。它們在大約50年前首次被描述為腺病毒製劑的汙染物，因此被命名為腺相關病毒[73]。AAV是一種輔助依賴的細小病毒，包含單鏈線性DNA基因組。它們是非致病性的，可以感染分裂細胞和非分裂細胞。在許多情況下，野生型AAV基因組以位點特異性的方式整合到染色體的一個區域。另一方麵，重組AAV (rAAV)載體非特異性地整合到宿主基因組中，或可能停留在片段狀態[74,75]。

AAV的一個缺點是其相對較小的包裝容量(4.7 Kb)，這限製了可以插入其中的轉基因的大小。然而，胰島素前原基因足夠小，所以即使該基因在一個複雜的表達盒中伴隨多個調控元件，大小限製也不太可能成為病毒用於基因轉移實驗的適用性問題。

許多研究人員已經使用AAV在非β細胞中成功表達胰島素。自1997年Sugiyama A等[76]使用AAV載體將胰島素前原基因傳遞到stz誘導的糖尿病小鼠的肝實質內以來，有可能使用AAV載體轉移胰島素基因在活的有機體內作為一種基因傳遞載體已經得到了廣泛的研究。Park等人使用AAV將CMV啟動子控製下的胰島素基因傳遞到stz誘導的糖尿病大鼠中，發現糖耐量的改善與非糖尿病對照組大鼠相當。此外，他們觀察到，與使用腺病毒載體的相同治療相比，使用AAV的免疫反應不太明顯[77]。Mas S等人使用AAV載體，用胰島素和葡萄糖激酶基因治療stz誘導的糖尿病小鼠，觀察血糖正常、糖耐量正常化和代謝參數四個月。Gan SU等[78]利用AAV載體在構成性肝特異性啟動子下表達人胰島素原基因，在stz誘導的糖尿病小鼠中糾正高血糖，實現維持正常血糖或輕度糖尿病狀態9個月，並伴有體重增加。Thulé PM等。[41]利用自我互補的AAV載體在stz誘導的糖尿病小鼠肝髒中表達胰島素轉基因，並觀察到可變的血糖反應。Jaén ML等[55]利用AAV載體治療了兩隻帶有胰島素和葡萄糖激酶基因的糖尿病犬，並表現出了長期的胰島素表達和治療效益。

AAV基因傳遞麵臨的主要障礙之一是宿主的免疫反應。適應水平的宿主防禦機製由細胞免疫和體液免疫組成。盡管AAV與人類和動物群體中的任何已知疾病沒有關聯，但大多數人在生命早期接觸過野生型AAV，並對一種或多種血清型的抗AAV抗體呈陽性(>70%)[79]。重組AAV衣殼與野生型AAV非常相似。因此，預先存在的對抗野生型AAV的中和抗體將限製載體在組織中的轉導。此外，即使在先前缺乏抗AAV抗體的個體中，如果需要第二次給藥治療，重新給藥同樣的AAV載體也不太可能有效。

細胞介導的AAV載體反應也有文獻記載。臨床試驗表明，交叉呈現的AAV衣殼通過主要組織相容性複合體I類可能在細胞毒性t淋巴細胞(CTL)反應的激活中發揮作用[80]。此外，研究表明抗AAV CTL反應是劑量依賴性的，可以通過降低治療劑量來提高轉導效率和高效的AAV載體[81]。

據報道，AAV載體的轉導效率在每個細胞含有25到幾百個載體基因組微粒的範圍內。這在一定程度上取決於AAV血清型和細胞係，但也取決於用於生成腺相關載體的廣泛方法，這些方法尚未標準化。rAAV病媒使用的增加突出表明，越來越需要開發適當的質量控製方法，使用一套普遍接受的標準對病媒進行精確表征和標準化。鑒於rAAV製劑的質量可能因研究者設定的特定標準而不同，因此開發可靠和準確的功能性劑量測定方法非常重要。

結束語

盡管將內源性細胞轉化為β細胞替代品的研究取得了進展，但完全複製內源性β細胞各方麵功能的完整細胞的形成仍是未知的。胰島素基因治療必須滿足充分調控的前提條件，使產生胰島素的替代細胞能夠通過調節胰島素輸出來應對血糖水平的變化。雖然葡萄糖反應表達係統已經在一定程度上實現了胰島素分泌的自動調節，但必須解決的關鍵限製是相對緩慢的動力學和分泌反應的滯後時間。通過在其序列中加入特定的元素導致其快速降解，有可能控製轉基因胰島素mRNA的半衰期。此外，各種元素的結合，如插入多個gres拷貝，可能被用來創建一個葡萄糖反應更靈敏的胰島素表達盒。

在臨床應用胰島素基因治療之前，需要克服的關鍵問題之一是開發一種高效、特異性和標準化的基因傳遞係統。AAV載體已成為最有前途的胰島素基因治療載體之一。AAV基因傳遞麵臨的最大挑戰是宿主的免疫反應，這是劑量依賴性的。這一挑戰可以通過結合兩種途徑來解決，一是提高AAV載體的效力和純度，從而降低治療的治療劑量，二是在治療時進行短暫的免疫抑製。可預測的可靠的基於AAV載體的治療結果，取決於我們製備和純化高效AAV載體的能力，並準確定量其生物學功能。

幸運的是，在胰島素基因治療方麵有許多令人興奮和有前途的進展，我們希望通過持續的研究，可以為人類翻譯提供支持。

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文章類型:評論文章

引用:Akcan T, Alam T, Sollinger HW(2019)胰島素基因療法治療I型糖尿病:曆史、進展和未來挑戰。J Diab Res Ther 5(3): dx.doi.org/10.16966/2380-5544.148

版權:©2019 Akcan T，等人。這是一篇開放獲取的文章，根據創作共用署名許可協議(Creative Commons Attribution License)發布，該協議允許在任何媒體上不受限製地使用、分發和複製，前提是注明原作者和來源。

出版的曆史:

收到日期:2019年9月17日,

接受日期:2019年10月11日

發表日期:2019年10月16日,