糖尿病是由遗传和环境因素共同参与并相互作用而引起的因胰岛素分泌缺陷或作用障碍所致的以高血糖为基本特征的多因子进展性复杂病，目前尚无法根治。因此，有必要探寻新的治疗途径。而基因靶向治疗正以其特有的优越性日益受到关注。所谓基因靶向治疗，是指将目的基因通过载体系统导入机体，并特异性地在组织细胞中以可调控的方式表达，达到治疗疾病的作用而不影响其他正常细胞、组织或器官的功能。在此，本文就糖尿病的基因靶向治疗研究进展介绍如下。

    一、1型糖尿病的基因靶向治疗

    1型糖尿病的基因靶向治疗研究目前主要涉及替代基因治疗、免疫基因治疗和调节基因治疗。

    （一）替代基因治疗： 通过将能分泌胰岛素的基因片段导入患者体内，以弥补和纠正胰岛素分泌的缺陷，这就是糖尿病的替代基因治疗。由于1型糖尿病患者的β细胞数量已经很少，因此，选择能产生成熟胰岛素并释放入血的合适靶细胞非常重要。

    1. 肝细胞：肝细胞具有与β细胞类似的一些特点，能够表达β细胞分泌胰岛素时所需的特异性葡萄糖转运蛋白和葡萄糖激酶，且肝细胞在中间代谢和代谢产物的储存方面均能发挥关键作用，因此肝细胞是较常选用的靶细胞。Jun等将人胰岛素原的C肽侧链用一个七肽短链（Gly-Gly-Gly-Pro-Gly-Lys-Arg）代替，并将编码这一胰岛素类似物的基因导入糖尿病鼠肝细胞内，结果发现此胰岛素类似物具有正常胰岛素20%～30%的生物学活性，可以有效降低血糖达40 d。Ren等使用慢病毒载体将弗林蛋白酶裂解过的胰岛素基因导入链脲霉素诱导的1型糖尿病大鼠肝脏中，从注入之时起，治疗组的糖尿病大鼠血糖即迅速下降，到注入5 d时，胰岛素基因转染组的大鼠血糖已趋于正常，并且持续了500 d。除血糖外，治疗组的大鼠体重仅在135～175 d 时略微下降，其他时间均无明显异常。而对照组的糖尿病大鼠血糖持续维持在30 mmol/L左右，且体重不断下降直至死亡。产生这一结果的原因或许与胰岛素基因表达诱导肝脏产生胰岛素并调节胰岛素的释放有关。

    此外，研究还证实这一治疗可以刺激相关β细胞转录因子如PDX1、Neurod1、INS1等的表达。更令人欣慰的是，治疗组的大鼠肝功能较正常大鼠并无明显变化[AST （38.4±6）U/L vs. （44.2±16） U/L，ALT （26.9±5） U/L vs. （19.1±7） U/L]。尽管具体的机制尚待进一步研究，但这一实验为肝细胞作为糖尿病替代基因治疗的靶细胞奠定了基础。

    2. 肠道K细胞：肠道K细胞与胰岛β细胞共同起源于前肠内胚层，在原始细胞阶段具有同源性，因此肠道K细胞具有转化为β细胞的潜能。K细胞还有与β细胞类似的葡萄糖反应性分泌作用，故K细胞在糖尿病的替代基因治疗方面具有很好的发展前景。Niu等将包含人类胰岛素基因的壳聚糖载体导入糖尿病鼠胃肠区的K细胞中，结果显示导入4 d后血糖水平即明显降低，而血浆胰岛素的水平则明显升高。研究认为引起该现象的原因有两个方面，其一是K细胞可以产生蛋白原转化酶2和蛋白原转化酶3，使前胰岛素转化为成熟胰岛素；其二是K细胞引起葡萄糖依赖性促胰岛素激素的分泌，既刺激β细胞释放胰岛素，又可促进β细胞增殖。因此，K细胞可能也是治疗糖尿病替代基因治疗较理想的靶细胞。

    3. 骨骼肌细胞：骨骼肌细胞部位表浅、血流丰富、易于使外缘基因在细胞核内停留，一直是基因治疗的良好载体。日本的Oh等将含有弗林蛋白酶裂解过的前胰岛素基因的慢病毒载体注入到链脲佐菌素（STZ）大鼠的股部肌肉中，结果显示治疗组的胰岛素水平逐渐升高，7周时已达180 μIU/ml；血糖水平明显低于对照组但无严重低血糖发生；体重大幅度改善[（135±15）g vs. 93 g]；存活率也显著高于对照组。此外，与对照组大鼠酮症严重多发相比，治疗组酮症轻微或无酮症。这一研究提示，骨骼肌细胞或许也可作为糖尿病替代基因治疗较理想的靶细胞。

    （二）免疫基因治疗：1型糖尿病作为一种自身免疫性疾病，早已为人们所熟知。因此，抑制或逆转其免疫反应的进程有可能在治疗方面发挥较大的作用。早期的研究显示，使用白介素4治疗非肥胖的糖尿病鼠，可以使胰腺的CCL4水平升高，胰岛内CCR5的表达减少，并使糖尿病的发生率下降。既往研究认为，胰腺内CCL4水平的升高与胰岛素B链反应性调节CD4＋T细胞进入胰腺并抑制自身免疫性胰岛炎有关。为此，Meagher等[6]通过皮下基因转移将CCL4基因注入STZ诱导的非肥胖糖尿病鼠中，结果显示1型糖尿病的发生率明显下降。这一保护作用被认为与胰腺和脾脏的Th2样反应增加，CCR5在CD8＋T细胞中的表达减少，从而导致CD8＋T细胞在胰岛的活化减少，并调节胰腺淋巴结中T细胞的活性有关。

    （三）调节基因治疗： 近十年来，糖尿病的调节基因治疗逐渐走上了历史舞台。在胰岛素的产生、成熟和释放的过程中，数十种调节因子参与其中，因此，人们认为，针对这些调节因子的基因治疗也许有效。

    1. 胰腺-十二指肠同源框1基因（pancreatic duodenal homeobox-1，PDX1基因）：PDX1是一种调节因子，在胰腺的分化和成熟中具有重要作用，并可促进胰岛素的分泌和抑制胰高血糖素的分泌。两年前，以色列的Fodor等用慢病毒载体携带的PDX1基因转染肝细胞后，再将此肝细胞移植到STZ诱导的糖尿病鼠中，2个月后发现移植鼠的血糖水平由原来的（30.7±1.3）mmol/L下降到（8.7±3.7）mmol/L；体重则较基线水平恢复了38%。静脉葡萄糖耐量试验也证实，葡萄糖注射入体后1 h内的血糖清除率明显增加。而将移植的肝细胞去除后，高糖状态恢复。这充分说明PDX1对糖尿病的确具有治疗作用。

    2. 肌腱膜纤维肉瘤癌基因同源物A基因（v-maf musculoaponeurotic fibrosarcoma oncogene homologue A，MAFA基因）：MAFA是一种具有亮氨酸拉链结构的转录因子，对胰岛素基因起反向调节作用。与其他类似因子的广泛表达和分布不同，MAFA是惟一一种β细胞特异性的胰岛素基因激活因子。因此，MAFA很可能在糖尿病的治疗中发挥作用。为证实这一假设，日本的Kaneto等将MAFA、PDX1和Neurod等基因注入到STZ大鼠的肝脏中，结果发现，MAFA可以有效诱导胰岛素基因的表达，并明显改善糖尿病鼠的血糖水平，这一特点在与PDX1和Neurod联合后更加显著。这一实验也为多种调节因子联合应用治疗糖尿病开辟了新途径。

    二、2型糖尿病的基因靶向治疗

    2型糖尿病同时存在胰岛素分泌缺陷和胰岛素抵抗，其发病机制十分复杂，目前主要采用调节基因治疗的方法来改善胰岛素的敏感性，降低肝糖异生和肝糖输出等。

    胰高糖素样肽-1（GLP-1）具有显著改善胰岛素的敏感性、减少肝糖异生和肝糖输出、延迟胃排空和抑制食欲等多种作用，因此，其在2型糖尿病的治疗中被寄予厚望。然而，由于其半衰期极短（不足2 min），故其功能的发挥受到极大限制。为解决此问题，Lee等将表达GLP-1基因的重组腺病毒载体注入糖尿病ob/ob鼠中，使其体内持续表达GLP-1基因。注射4 d后，治疗组糖尿病鼠的空腹血浆GLP-1水平即明显高于对照组，血糖恢复正常，并贯穿实验始终。体重也明显回升，8周内平均增加12 g。甘油三酯和自由脂肪酸的浓度也同时下降。这充分证实了GLP-1基因治疗2型糖尿病的有效性。为研究血糖的改善是否与胰岛素信号转导途径的改善有关，试检测定了肌肉中胰岛素受体底物1（IRS-1）的总量和磷酸化IRS-1蛋白的量，结果证实肌肉内胰岛素敏感性的IRS-1蛋白磷酸化作用上调。进一步研究胰岛素信号途径的下游分子发现，肌肉内胰岛素敏感性的苏氨酸蛋白激酶（Akt）磷酸化同样明显增加。肝脏中的IRS-1和Akt也表现出同样特征，而与肝糖异生有关的葡萄糖6磷酸酶和磷酸烯醇式丙酮酸激酶则明显降低，这也许是GLP-1基因治疗糖尿病的关键所在。

    三、糖尿病并发症的基因靶向治疗

    （一）糖尿病神经病变：糖尿病神经病变是糖尿病的重要并发症，其形式多样，主要包括周围神经病变、自主神经病变等，严重影响了糖尿病患者的生活质量。为此，近十年来针对神经病变进行了一些基因靶向治疗方面的研究。

    1. 血管内皮生长因子2（vascular endothelial growth factor-2，VEGF-2）基因：2005年，Chattopadhyay等[10]报道，在糖尿病鼠中皮下注射表达VEGF-2基因的单纯疱疹病毒（HSV）相关性载体，4周后即可抑制感觉神经振幅的衰减。糖尿病鼠的神经病变会导致热感觉减退，这可以通过其对热的反应时间延长表现出来，而注射表达VEGF-2的HSV载体可以显著改善其反应时间，显示出对感觉的保护效果。自主神经病变是糖尿病神经病变的主要形式之一，可以通过注射毛果芸香碱后刺激汗滴生成来评估，而表达了外源性VEGF-2的动物，其汗滴生成数会极大地增加，反映出VEGF-2基因治疗具有改善自主神经功能的作用。

    2. 神经营养因子3（neurotrophin-3，NT-3）基因：2007年，Chattopadhyay等在研究了NT-3基因治疗糖尿病神经病变后报道，在对糖尿病鼠进行了为期6个月的皮下注射表达NT-3基因的单纯疱疹病毒相关性载体后，治疗组的糖尿病鼠感觉和运动神经振幅均得到改善，神经传导速度在一定程度上得到恢复，对热感应的敏感性升高，自主神经功能也有所好转。这些结果均提示，较长期的使用NT-3基因可以保护神经功能，在一定程度上逆转神经病变。

    （二）糖尿病视网膜病变：糖尿病视网膜病变是糖尿病的重要微血管并发症之一。近来，针对糖尿病视网膜病变的基因靶向治疗研究层出不穷。简单地说，其基因靶向治疗主要围绕抗视网膜新生血管形成来进行。诸多靶基因，包括可溶性血管内皮生长因子受体1基因、内皮生长抑制素基因、血管生长抑素基因、人金属蛋白酶组织抑制因子3基因等，均显示出不同程度的改善新血管形成的作用。

    综上所述，近十年来，有关糖尿病基因靶向治疗的研究取得了长足进步，也积累了宝贵的经验。然而，这些研究还局限于动物实验，短时期内尚难以在临床治疗中发挥作用。但应当相信，随着基因治疗水平的总体提高，基因靶向治疗糖尿病可能会有光明的未来。（糖尿病基因靶向治疗研究进展 宋滇平，李斌）