Naukowcy z Uniwersytetu Cornella (USA) opracowali system implantów, który może leczyć cukrzycę typu 1 poprzez dostarczanie dodatkowego tlenu do gęsto utkanych komórek wydzielających insulinę, bez konieczności stosowania immunosupresji. Potencjalnie system może zapewnić również długoterminowe leczenie szeregu chorób przewlekłych.
Wyniki zostały opublikowane 11 sierpnia w „Nature Communications”. Współautorami badania byli były dr hab. Tung Pham i doktorantka Lora (Phuong) Tran.
Technologia opiera się na poprzednich wszczepialnych urządzeniach do enkapsulacji opracowanych w laboratorium Minglina Ma, profesora inżynierii biologicznej i środowiskowej w Kolegium Rolnictwa i Nauk Przyrodniczych (CALS) i starszego autora artykułu.
Prof. Minglina Ma badał różne sposoby radzenia sobie z cukrzycą typu 1, w której układ odpornościowy organizmu staje się wrogi i niszczy skupiska komórek trzustki produkujących insulinę, znane jako wyspy trzustkowe. Osoby z cukrzycą typu 1 zwykle radzą sobie z chorobą poprzez codzienne podawanie insuliny przez zastrzyki lub pompy insulinowe, ale choćby przy takim leczeniu przez cały czas cierpią z powodu niszczycielskich skutków choroby.
Poprzednie wszczepialne urządzenia prof. Minglina Ma okazały się skuteczne w kontrolowaniu poziomu cukru we krwi u myszy z cukrzycą.
– Jednym z głównych wyzwań było to, iż sam implant często umiera z powodu braku tlenu, do którego dochodzi po implantacji – wyjaśnia Lora (Phuong) Tran. – W naszym laboratorium odnieśliśmy sukces w badaniach na myszach, które żyły ponad rok i bardzo skutecznie udało się kontrolować u nich cukrzycę dzięki małych kapsułek bez konieczności wytwarzania tlenu. Jednak kiedy zwiększa się skalę zastosowania, potrzeba więcej komórek, zwłaszcza ich większej gęstości. jeżeli zagnieździmy się bez wytwarzania tlenu, komórki często umierają w ciągu dwóch tygodni – tłumaczy.
Zespół prof. Minglina Ma opracował nowy system we współpracy z naukowcami elektrochemicznymi z Giner Inc., centrum badawczo-rozwojowego specjalizującego się w najnowocześniejszych technologiach elektrochemicznych, w tym ze współautorką badania Lindą Tempelman, Ph.D.
Kluczowymi elementami systemu są: cylindryczna kapsuła o przekroju w kształcie pierścienia, która zawiera przeszczepione komórki wydzielające insulinę, oraz elektrochemiczny generator tlenu, który jest mniej więcej wielkości dziesięciocentówki i można go wyjąć. Błona nanowłóknista na zewnątrz kapsułki chroni komórki przed układem odpornościowym organizmu gospodarza. Przepuszczalna membrana w rdzeniu kapsułki umożliwia centralne dostarczanie tlenu do pierścienia komórek.
– Musimy spełnić dwa warunki – zaznaczyła Tran. – Pierwszym jest ochrona immunologiczna. Po drugie, musimy utrzymać transfer masy, taki jak glukoza i inne składniki odżywcze.
Współpracując z dr. Jamesem Flandersem, emerytowanym profesorem nadzwyczajnym w College of Veterinary Medicine, naukowcy z powodzeniem przetestowali system na modelach szczurzych.
– To dowód słuszności koncepcji. Naprawdę udowodniliśmy, iż natlenienie jest ważne, a natlenienie będzie wspierać kapsułki o wysokiej gęstości komórek – powiedziała prof. Linda Tempelman.
Nowy system umożliwiłby znacznie większej liczbie osób cierpiących na cukrzycę typu 1 przeszczep wysp trzustkowych lub terapię komórkową bez konieczności supresji immunologicznej. Ponadto mógłby zapewnić znacznie dokładniejszą kontrolę poziomu cukru, skutecznie lecząc chorobę. Umożliwiłby także mniej restrykcyjną dietę i podejmowanie wysiłków jakie mogą podjąć osoby zdrowe.
Kolejnym krokiem będzie zastosowanie systemu do modelu świni, a także przetestowanie go z ludzkimi komórkami macierzystymi.
– Widzimy erę, w której ludzie będą otrzymywać implanty z komórkami allogenicznymi od innych ludzi, z linii komórek macierzystych, i używać ich przez długi czas do leczenia – powiedziała prof. Linda Tempelman. – W cukrzycy brakuje nam insuliny. W kontroli bólu być może endorfin lub jakiejś innej cząsteczki. W enzymatycznej terapii zastępczej potrzeba więcej enzymów. Interesują nas choroby autoimmunologiczne, w których występuje stan zapalny, który wymyka się spod kontroli.
Źródło: eurekalert.org
Foto: freepik.com
