06 | 胰岛再造，未来可期的希望之光
上一讲我们讲了胰岛素的百年进化，知道了它是糖尿病治疗的重磅药物，是1型糖尿病的救命药、必需药。
在最后，我们也谈到了胰岛素药物存在的一些问题，比如需要定期注射，非常麻烦；调节精度不如人体beta细胞精确等。
这一讲我们就来看看，针对胰岛素药物的这些问题，在现在，在未来，我们能不能有更好的解决方案。
人工胰腺
到目前为止，我们已经拥有了相当完备的胰岛素药物。这些药物是挺好的，但距离完美还差得远。
一个最大的问题在于：这些输送入人体的胰岛素，无论如何也做不到像人体的胰腺beta细胞那样，实时监控血糖水平，对血糖的微小波动做出及时反应。
对一个健康人而言，随时随地吃一块奶油蛋糕或者巧克力饼干，你的beta细胞会在几分钟内做出反应，把汹涌进入血管的葡萄糖迅速给回收到肌肉和脂肪细胞当中，让血糖恢复到正常水平。
但是对一个糖尿病患者来说，他可能需要提前计算好这份甜点的含糖量，提前半小时给自己打一针合适剂量的胰岛素，才敢放心去吃。更多的情况下，糖尿病患者根本就不敢这么放开吃东西。
想要解决这个问题，一个比较直接的思路就是改造胰岛素泵，让它同时具备两个功能——既能精确地监测血糖水平，还能根据血糖水平自行调整胰岛素的用量。
这样一来，这个机器就可以完全自动的为人体提供合适的胰岛素，不再需要每天扎针，也不需要小心翼翼地规划每顿饭的时间了。
这就是所谓“人工胰腺”的概念。截止目前，唯一一款上市的人工胰腺产品，来自美国美敦力公司。这款代号“670g”的产品在2017年正式上市，目前已经有接近20万名1型糖尿病患者开始使用。在未来几年，应该有不少类似的产品会陆续上市。
这些产品的适用对象主要是1型糖尿病患者。但是我们有理由相信，它们经过改进后，应该也能用来帮助2型糖尿病患者。
混合胰腺
那“人工胰腺”是不是就是我们期待的未来呢？
可能还不是。
不管人工胰腺能做到多么精确、小巧和便携，它仍然只是一款冷冰冰的机器。机器该有的缺点它一个都少不了，比如说可能出现的机械和电子故障，比如说长期佩戴可能会引起感染，比如在很多场合仍然需要人来操作，特别是要定期校准。
其实放眼当今世界，人类制造的机器好像还没有在任何场合真正超越经历亿万年进化的生物体。人工胰腺，大概也不会例外。
机器不行，那有没有办法真的给糖尿病人做一个新的生物胰腺呢？
这个思路当然值得探索。既然糖尿病人的胰腺beta细胞可能会大量死亡、失去功能，干脆给它换一个新的胰腺不就行了？
老实说，这是个非常老派的思路。早在半个多世纪前的1966年，美国人就做了世界上第一例胰腺移植手术。在过去30年里，美国先后有超过3万人接受了胰腺移植或者胰岛移植手术。
胰腺移植当然好，但是和所有的器官移植手术一样，也有它自身的麻烦。其中一个问题就是，没有充足的器官捐献者，病人往往要等待一两年才有机会找到配型合适的胰腺。这就从根本上限制了这项技术的应用范围。
同时，为了防止自身的免疫系统杀伤外来的胰腺——也就是所谓的“异体排斥”——患者还需要长期服用抑制免疫系统功能的药物，身体状况很难说理想。
显然，最好有个办法能避免胰腺移植，同时又能让糖尿病人拥有一颗功能正常的新胰腺。
这个要求看起来自相矛盾。不做移植，怎么可能获得新的胰腺啊？但是如果放宽对胰腺的定义，其实还真找得到解决方案。我举一个开发相对成熟的案例吧。
美国加州一家叫作ViaCyte的生物技术公司，发明了一个用多孔薄膜材料做成的装置。这个装置像一个几厘米大小的方盒子，能够通过小手术移植到患者的皮下组织里。
当然，光一个塑料盒子是不会治病的。在做移植手术之前，医生们会在实验室里培养一大批胰腺细胞，装在这个小盒子里。等到移植手术完成，盒子里的胰腺细胞就可以生产和分泌胰岛素了。
这个装置的巧妙之处在于，因为这层多孔薄膜材料的存在，血液里的糖分可以很容易地进入盒子，告诉beta细胞血糖太高了，快想想办法。beta细胞分泌的胰岛素也很容易离开盒子，到全身各处发挥作用。但与此同时，病人的免疫细胞因为个头太大钻不进盒子，没法攻击胰腺细胞，也就不会引发异体排斥的反应。
这个小盒子当然从任何角度都长得不像一个胰腺，但是它确实在很大程度上模拟了胰腺监测血糖、分泌胰岛素的功能。
相比纯机械和电子设备驱动的人工胰腺，我想这种产品应该可以叫作“混合胰腺”。在这种产品里，人体胰腺细胞，负责生产胰岛素、模拟胰腺的功能；而人工材料，则帮助保护和支持这些胰腺细胞的生存。
在2015年，ViaCyte的产品开始进入临床试验。在未来几年内，我们应该就会知道这项技术是不是真的像理论上描述得那么充满前景了。
当然，就算这个产品失败，这个思路应该还是有它的价值。我期待更多的人投入到这个方向去，发明出更微型、更安全、更有用的混合胰腺。
生物胰腺
从人工胰腺到混合胰腺，这当然是一次巨大的飞跃。
沿着这个思路继续推演一下，我们有没有可能，不使用任何人工材料，给糖尿病患者制造一个属于他自己的、全新的生物胰腺呢？
当然，这个目标就更困难了。我们首先需要克服的障碍就是，怎么才能重新制造大量的胰腺细胞。
请注意，“制造大量的胰腺细胞”这件事，我们每个人的身体都曾经做过一次。在我们从一枚小小的受精卵发育成人的过程里，受精卵细胞会持续分裂，最终孕育出几十万亿个功能和形态五花八门的身体细胞，其中有一小部分就是胰腺细胞。
但是在人的一生当中，这样的事情只会发生一次。在生长发育完成之后，人体的绝大多数细胞就失去了持续分裂繁殖的能力。这也是为什么糖尿病患者一旦失去了beta细胞，就再也不能重新恢复的原因。
值得庆幸的是，在本世纪初，日本科学家山中伸弥发明了一种方法，能够把人体已经失去分裂繁殖能力的细胞，重新转变成可以持续分裂繁殖的干细胞。这就是这十几年非常火热的“诱导多能干细胞”技术。
利用这项技术，我们可以直接从糖尿病患者身上采集一些细胞，一口口水或者一根头发可能就够了，再把这些细胞重新变成干细胞。然后在合适的条件下，这些干细胞就能持续大量地生产胰腺beta细胞了。
在2014年，美国哈佛大学的科学家道格拉斯·米尔顿，就真的在实验室里培养出了大量的beta细胞，也证明了这些beta细胞在重新进入动物体内后，能够像正常的beta细胞一样工作——监测血糖，分泌胰岛素。
请注意，这些beta细胞归根结底，可能是从患者的一根头发变来的，所以根本不存在器官移植的异体排斥问题，而且患者也不需要苦苦等待合适的器官捐献者了。
我认为，在未来10-15年的时间，甚至更快，这项技术应该就会进入大规模的临床应用当中。
除了培养大量胰腺细胞这个技术难点，纯生物胰腺还有另外一个技术困难：怎么保护这些胰腺细胞、让它们长期生存？
你应该还记得，1型糖尿病是一种自身免疫疾病。患者体内的免疫细胞敌我不分的杀死了大量beta细胞，从而导致疾病。这样一来你就可以想象，哪怕我们利用患者自身的细胞，真的成功制造了一个新的胰腺，这个新胰腺一旦进入患者体内，同样会被免疫细胞疯狂攻击，这个辛苦得来的新胰腺很快不就又废了么？
所以，在制造新胰腺的过程中，我们还得考虑怎么保护它。
你肯定会想到，刚才咱们提到的ViaCyte公司的黑科技，那个装细胞的多孔薄膜盒子，是不是也能用来保护新制造出来的胰腺呢？这个思路应该是有帮助的。
除了这种多孔薄膜，也有不少科学家在试图研究其他类型的保护材料。这些材料的作用很明确，无非是给新生的胰腺细胞提供一层额外的防护，让免疫细胞无法接触和攻击它们。
升级版生物胰腺
那有没有办法不用这些人工材料，保持一颗纯天然的新胰腺呢？
很遗憾地说，目前还真的没有什么好办法。但是从逻辑上说，这样的办法应该是存在的。
我们现在知道，即便是长期患病的1型糖尿病患者，总还是会有一些beta细胞能够非常侥幸的存活下来。
如果我们能够深入研究这些幸存的beta细胞的特点，看看它们和那些被杀死的同类有什么区别，也许就能想出办法来定向改造新的胰腺细胞，让它们躲开免疫细胞的攻击、存活下来。如果这个技术能实现，那1型糖尿病患者获得的就不光是一颗新胰腺，而是一颗升级过的更坚强的胰腺了。
当然了，这项技术仍然非常初步，我们大概很难在5-10年内看到它的大规模应用。但是在更长远的未来，这种纯个性化、“纯天然”的技术，一定会有最广阔的应用前景。
一旦这项技术取得突破，1型糖尿病患者就会第一次真正获得和健康人一模一样的血糖调节能力。不管从人类健康角度还是从产业发展的角度，这可能都是一场真正的革命。
下节预告
讲完了糖尿病、特别是1型糖尿病的“神药”胰岛素，下一讲我们把讨论的焦点转向2型糖尿病。
看看2型糖尿病到底怎么治疗，以及治疗2型糖尿病的“神药”又是怎么被发明出来的。
