Stem Cell Therapy: A New Hope for Type 1 Diabetes Treatment

Introduction: Understanding Type 1 Diabetes

Type 1 diabetes mellitus (T1DM) is a lifelong autoimmune disease that affects millions worldwide. Unlike type 2 diabetes, which often develops later in life and is influenced by lifestyle factors, T1DM typically begins in childhood or adolescence. It occurs when the immune system mistakenly destroys insulin-producing beta cells in the pancreas. Without insulin, the body cannot regulate blood glucose levels, leading to serious health complications.

According to the International Diabetes Federation, approximately 9 million people live with T1DM globally, and this number is projected to almost double to 17.43 million by 2040. Genetic factors, particularly HLA-DR3 and HLA-DR4 alleles, increase susceptibility, while environmental triggers such as viral infections, vitamin D deficiency, and changes in gut microbiota also play a role.

The long-term complications of T1DM are severe, including nerve damage, kidney failure, and cardiovascular disease. Current treatments rely on insulin injections and frequent blood sugar monitoring, which are burdensome and do not cure the disease. A recent immunotherapy drug, Teplizumab, can delay disease onset but is only effective for some early-stage patients and carries side effects such as infections and lymphopenia. The need for curative therapies remains pressing.

Shifting the Focus: Stem Cell Therapies

Given the limitations of existing treatments, researchers have increasingly turned to stem cell therapies. These approaches aim to restore the body’s ability to produce insulin by replacing lost beta cells. A key advantage is the potential to provide a scalable and renewable source of insulin-producing cells.

Stem cell therapies are advancing rapidly, with some already reaching early clinical trials. Among these, one study stands out for its groundbreaking results.

A Landmark Case: Reprogrammed Stem Cells Reverse T1DM

In a first-of-its-kind human trial (ChiCTR2300072200), a 25-year-old woman with T1DM received autologous stem cell-derived islets under her anterior rectus sheath. The stem cells were created from her own adipose-derived mesenchymal stromal cells and reprogrammed chemically into pluripotent cells, avoiding the ethical concerns associated with embryonic stem cells.

These chemically induced pluripotent stem cells (CiPSCs) were differentiated into pancreatic progenitor cells, confirmed by the expression of specific markers (PDX1, NKX6.1, NKX2.2). The resulting islet-like clusters were composed primarily of beta cells (51%).

Key Outcomes:

• Insulin independence was achieved by day 75 and maintained for one year.

• HbA1c levels dropped from 7.57% to 4.76%.

• C-peptide levels rose from 0 to 721.6 pmol/L, exceeding normal ranges.

• Time-in-range blood glucose improved from 43.18% to over 98%.

Importantly, no signs of tumor development were found in MRI or biomarker assessments. However, the patient did receive immunosuppressive therapy, raising questions about the long-term feasibility of such treatments without immune suppression.

Beyond Immunosuppression: Encapsulation and Hypoimmune Strategies

To move stem cell therapies closer to real-world application, researchers are exploring two main strategies to eliminate the need for immunosuppressive drugs: encapsulation technologies and hypoimmune stem cells.

1. Encapsulation Technologies

Encapsulation devices use biocompatible membranes to protect implanted islets from the immune system while allowing oxygen and nutrients to pass through.

Common challenges include:

• Immune rejection

• Fibrosis

• Poor oxygenation

• Inadequate vascularization

• Long diffusion distances for insulin and nutrients

Solutions under investigation include:

• Anti-fibrotic agents like pentoxifylline

• Oxygen-generating materials such as lithium peroxide

• Angiogenic factors like VEGF to promote vascularization

• Innovative designs such as SONIC scaffolds and chloroplast-loaded capsules for internal oxygen supply

One notable device, the Sernova Cell Pouch, showed cell viability for up to five years in patients using cadaveric islets and aims to integrate iPSC-derived cells in future trials.

2. Hypoimmune Stem Cells

Genetically engineered hypoimmune stem cells are another promising avenue. By using CRISPR-Cas9 and lentiviral vectors, researchers can knock out immune-activating genes and overexpress immune-inhibitory markers (e.g., CD47).

In preclinical models, these engineered cells:

• Avoided immune detection

• Maintained insulin production

• Did not trigger immune infiltration

Sana Biotechnology is currently developing two hypoimmune platforms, UP421 and SC451, using cadaveric and stem cell-derived islets, respectively. These approaches aim to avoid both immune rejection and the need for immunosuppressive drugs.

Clinical Landscape: Trials and Challenges

Several companies are now advancing stem cell therapies through clinical trials:

• Vertex Pharmaceuticals: VX-880 showed insulin independence in some patients but required immunosuppression. VX-264, designed to eliminate the need for immunosuppression, was recently discontinued due to insufficient efficacy.

• ViaCyte (now part of Vertex): Developed PEC-Direct and PEC-Encap devices, both facing challenges with vascularization and immune rejection.

• Seraxis: SR-02 uses allogeneic pancreatic organoids with a proprietary delivery device and is preparing for clinical trials.

• Throne Biotechnologies: SCET “educates” the immune system using cord blood-derived stem cells. Early trials show promise in preserving beta cell function in early-stage T1DM.

Remaining Hurdles and Future Directions

Despite progress, stem cell therapies for T1DM still face significant challenges:

• Immune rejection remains the biggest obstacle.

• Long-term safety of genetically modified cells is uncertain.

• Scalability and cost limit widespread access.

• Patient variability (e.g., genetics, gut microbiota) affects outcomes.

As noted in the article, “stem cell therapies hold immense potential,” but successful implementation will require long-term studies, refined protocols, and regulatory evolution. The authors conclude that hypoimmune strategies may become the future standard, offering a scalable solution without the need for lifelong immunosuppression or encapsulation.

Conclusion

Stem cell therapy is not yet a cure for T1DM—but it is closer than ever. The combination of innovative biological engineering and carefully designed clinical protocols offers new hope for patients and researchers alike. Continued collaboration between academic institutions and biotech companies will be essential to bring these experimental therapies into mainstream practice.

Note added in proof: As of March 2025, Vertex discontinued VX-264 due to insufficient insulin production, while Zimislecel (formerly VX-880) remains in development and is expected to seek global regulatory approval in 2026.

 

The translation of the preceding English text in Arabic:

 

المقدمة: فهم داء السكري من النوع الأول

داء السكري من النوع الأول (T1DM) هو مرض مناعي ذاتي مزمن يؤثر على ملايين الأشخاص حول العالم. على عكس داء السكري من النوع الثاني، الذي غالبًا ما يتطور في وقت لاحق من الحياة ويتأثر بعوامل نمط الحياة، يبدأ T1DM عادةً في مرحلة الطفولة أو المراهقة. يحدث عندما يهاجم الجهاز المناعي خلايا بيتا المنتجة للأنسولين في البنكرياس عن طريق الخطأ. بدون الأنسولين، لا يستطيع الجسم تنظيم مستويات الجلوكوز في الدم، مما يؤدي إلى مضاعفات صحية خطيرة.

وفقًا للاتحاد الدولي للسكري، يعيش حوالي 9 ملايين شخص مع T1DM عالميًا، ومن المتوقع أن يتضاعف هذا العدد تقريبًا ليصل إلى 17.43 مليون بحلول عام 2040. تزيد العوامل الوراثية، خاصة الأليلات HLA-DR3 وHLA-DR4، من القابلية للإصابة، بينما تلعب المحفزات البيئية مثل العدوى الفيروسية، ونقص فيتامين D، والتغيرات في ميكروبيوتا الأمعاء دورًا أيضًا.

تشمل المضاعفات طويلة الأمد لـ T1DM تلف الأعصاب، والفشل الكلوي، وأمراض القلب والأوعية الدموية. تعتمد العلاجات الحالية على حقن الأنسولين والمراقبة المتكررة لمستويات السكر في الدم، وهي مرهقة ولا تعالج المرض. يمكن لدواء مناعي حديث، تيبليزوماب، تأخير ظهور المرض ولكنه فعال فقط لبعض المرضى في المراحل المبكرة ويحمل آثارًا جانبية مثل العدوى ونقص اللمفاويات. لا يزال هناك حاجة ملحة للعلاجات الشافية.

تغيير التركيز: العلاجات بالخلايا الجذعية

نظرًا لقيود العلاجات الحالية، يتجه الباحثون بشكل متزايد إلى العلاجات بالخلايا الجذعية. تهدف هذه النهج إلى استعادة قدرة الجسم على إنتاج الأنسولين عن طريق استبدال خلايا بيتا المفقودة. تتمثل الميزة الرئيسية في إمكانية توفير مصدر قابل للتوسع ومتجدد للخلايا المنتجة للأنسولين.

تتقدم العلاجات بالخلايا الجذعية بسرعة، حيث وصلت بعض الدراسات بالفعل إلى التجارب السريرية المبكرة. من بين هذه الدراسات، تبرز واحدة بنتائجها الرائدة.

حالة بارزة: الخلايا الجذعية المعاد برمجتها تعكس T1DM

في تجربة بشرية فريدة من نوعها (ChiCTR2300072200)، تلقت امرأة تبلغ من العمر 25 عامًا مصابة بـ T1DM جزرًا مشتقة من خلايا جذعية ذاتية تحت غمد المستقيم الأمامي. تم إنشاء الخلايا الجذعية من خلاياها الشحمية المشتقة من الخلايا اللحمية المتوسطة وأعيدت برمجتها كيميائيًا إلى خلايا متعددة القدرات، مما تجنب المخاوف الأخلاقية المرتبطة بالخلايا الجذعية الجنينية.

تم تمييز هذه الخلايا الجذعية متعددة القدرات المحفزة كيميائيًا (CiPSCs) إلى خلايا سلفية بنكرياسية، تم تأكيدها من خلال تعبير علامات محددة (PDX1، NKX6.1، NKX2.2). كانت التجمعات الشبيهة بالجزر الناتجة تتكون أساسًا من خلايا بيتا (51%).

النتائج الرئيسية:

• تم تحقيق الاستقلال عن الأنسولين بحلول اليوم 75 واستمر لمدة عام.

• انخفضت مستويات HbA1c من 7.57% إلى 4.76%.

• ارتفعت مستويات C-peptide من 0 إلى 721.6 بيكومول/لتر، متجاوزة النطاقات الطبيعية.

• تحسنت نسبة الوقت في النطاق لمستويات الجلوكوز في الدم من 43.18% إلى أكثر من 98%.

من المهم أنه لم يتم العثور على علامات لتطور الأورام في تقييمات التصوير بالرنين المغناطيسي أو العلامات الحيوية. ومع ذلك، تلقت المريضة علاجًا مثبطًا للمناعة، مما يثير تساؤلات حول جدوى هذه العلاجات على المدى الطويل دون كبت المناعة.

ما بعد كبت المناعة: استراتيجيات التغليف والخلايا الجذعية منخفضة المناعة

للاقتراب من تطبيق العلاجات بالخلايا الجذعية في العالم الحقيقي، يستكشف الباحثون استراتيجيتين رئيسيتين للقضاء على الحاجة إلى أدوية كبت المناعة: تقنيات التغليف والخلايا الجذعية منخفضة المناعة.

1. تقنيات التغليف

تستخدم أجهزة التغليف أغشية متوافقة حيويًا لحماية الجزر المزروعة من الجهاز المناعي مع السماح بمرور الأكسجين والمواد المغذية.

تشمل التحديات الشائعة:

• رفض المناعة

• التليف

• ضعف التهوية

• نقص التوعية الدموية

• مسافات الانتشار الطويلة للأنسولين والمواد المغذية

تشمل الحلول قيد التحقيق:

• عوامل مضادة للتليف مثل البنتوكسيفيلين

• مواد مولدة للأكسجين مثل بيروكسيد الليثيوم

• عوامل مولدة للأوعية الدموية مثل VEGF لتعزيز التوعية الدموية

• تصاميم مبتكرة مثل هياكل SONIC وكبسولات محملة بالكلوروبلاست لتوفير الأكسجين الداخلي

أحد الأجهزة البارزة، Sernova Cell Pouch، أظهر بقاء الخلايا لمدة تصل إلى خمس سنوات في المرضى باستخدام جزر من متبرعين متوفين ويهدف إلى دمج الخلايا المشتقة من iPSC في التجارب المستقبلية.

2. الخلايا الجذعية منخفضة المناعة

الخلايا الجذعية منخفضة المناعة المهندسة وراثيًا هي طريق واعد آخر. باستخدام CRISPR-Cas9 والناقلات الفيروسية، يمكن للباحثين تعطيل الجينات المحفزة للمناعة وزيادة التعبير عن علامات مثبطة للمناعة (مثل CD47).

في النماذج قبل السريرية، أظهرت هذه الخلايا المهندسة:

• تجنب الكشف المناعي

• الحفاظ على إنتاج الأنسولين

• عدم تحفيز تسلل المناعة

تقوم Sana Biotechnology حاليًا بتطوير منصتين منخفضتي المناعة، UP421 وSC451، باستخدام جزر من متبرعين متوفين وخلايا مشتقة من الخلايا الجذعية على التوالي. تهدف هذه النهج إلى تجنب كل من رفض المناعة والحاجة إلى أدوية كبت المناعة.

المشهد السريري: التجارب والتحديات

تقوم عدة شركات الآن بتطوير العلاجات بالخلايا الجذعية من خلال التجارب السريرية:

• Vertex Pharmaceuticals: أظهر VX-880 الاستقلال عن الأنسولين في بعض المرضى ولكنه تطلب كبت المناعة. تم مؤخرًا إيقاف VX-264، المصمم للقضاء على الحاجة إلى كبت المناعة، بسبب عدم الكفاءة الكافية.

• ViaCyte (الآن جزء من Vertex): طورت أجهزة PEC-Direct وPEC-Encap، وكلاهما يواجه تحديات مع التوعية الدموية ورفض المناعة.

• Seraxis: يستخدم SR-02 أورغانويدات بنكرياسية متجانسة مع جهاز توصيل خاص ويستعد للتجارب السريرية.

• Throne Biotechnologies: تقوم SCET بـ “تثقيف” الجهاز المناعي باستخدام خلايا جذعية مشتقة من دم الحبل السري. تظهر التجارب المبكرة وعدًا في الحفاظ على وظيفة خلايا بيتا في المراحل المبكرة من T1DM.

العقبات المتبقية والاتجاهات المستقبلية

على الرغم من التقدم، لا تزال العلاجات بالخلايا الجذعية لـ T1DM تواجه تحديات كبيرة:

• لا يزال رفض المناعة العقبة الأكبر.

• سلامة الخلايا المعدلة وراثيًا على المدى الطويل غير مؤكدة.

• تحد من إمكانية الوصول الواسع النطاق بسبب القابلية للتوسع والتكلفة.

• تؤثر تفاوتات المرضى (مثل الوراثة، ميكروبيوتا الأمعاء) على النتائج.

كما هو مذكور في المقال، “تحمل العلاجات بالخلايا الجذعية إمكانات هائلة”، ولكن سيتطلب التنفيذ الناجح دراسات طويلة الأمد، وبروتوكولات محسنة، وتطورًا تنظيميًا. يخلص المؤلفون إلى أن استراتيجيات منخفضة المناعة قد تصبح المعيار المستقبلي، مما يوفر حلاً قابلاً للتوسع دون الحاجة إلى كبت المناعة مدى الحياة أو التغليف.

الخاتمة

العلاج بالخلايا الجذعية ليس بعد علاجًا لـ T1DM — ولكنه أقرب من أي وقت مضى. يوفر الجمع بين الهندسة البيولوجية المبتكرة والبروتوكولات السريرية المصممة بعناية أملًا جديدًا للمرضى والباحثين على حد سواء. سيكون التعاون المستمر بين المؤسسات الأكاديمية وشركات التكنولوجيا الحيوية أمرًا أساسيًا لجلب هذه العلاجات التجريبية إلى الممارسة السائدة.

ملاحظة مضافة في الإثبات: اعتبارًا من مارس 2025، أوقفت Vertex تطوير VX-264 بسبب إنتاج الأنسولين غير الكافي، بينما لا يزال Zimislecel (المعروف سابقًا باسم VX-880) قيد التطوير ومن المتوقع أن يسعى للحصول على الموافقة التنظيمية العالمية في عام 2026.

---

Reference:

Ahmed Hassanein, Saghir Akhtar

Recent advances in stem cell-based therapies for type 1 diabetes: A glimpse into the future.

Biomol Biomed [Internet]. 2025 Mar. 19 [cited 2025 May 23];

Available from: https://www.bjbms.org/ojs/index.php/bjbms/article/view/12222

---

And don’t forget!

We invite submissions for our upcoming thematic issues, including:

• Immune Prediction and Prognostic Biomarkers in Immuno-Oncology
• Artificial Intelligence and Machine Learning in disease diagnosis and treatment target identification
• Insulin for Type 1 and Type 2 Diabetes Mellitus: Pathophysiology, Complications and Treatment
• Cell-based Therapeutics

More news: Blog

Editor: Merima Hadžić