Ερευνητές του Cornell ανέπτυξαν ένα σύστημα εμφυτεύματος που μπορεί να θεραπεύσει τον διαβήτη τύπου 1 παρέχοντας επιπλέον οξυγόνο σε κύτταρα που εκκρίνουν ινσουλίνη, χωρίς την ανάγκη ανοσοκαταστολής. Το σύστημα θα μπορούσε επίσης να παρέχει μακροχρόνια θεραπεία για μια σειρά χρόνιων ασθενειών.
Τα ευρήματα δημοσιεύθηκαν στις 11 Αυγούστου στο Nature Communications. Οι συν-πρώτοι συγγραφείς ήταν ο πρώην μεταδιδακτορικός ερευνητής Tung Pham και η υποψήφια διδάκτορας Lora (Phuong) Tran.
Η τεχνολογία βασίζεται σε προηγούμενες εμφυτεύσιμες συσκευές ενθυλάκωσης που αναπτύχθηκαν στο εργαστήριο του Minglin Ma, καθηγητή βιολογικής και περιβαλλοντικής μηχανικής στο Κολλέγιο Γεωργίας και Βιοεπιστημών (CALS) και κύριου συγγραφέα της εργασίας.
Ο Ma έχει διερευνήσει μια ποικιλία τρόπων αντιμετώπισης του διαβήτη τύπου 1, στον οποίο το ανοσοποιητικό σύστημα του σώματος γίνεται εχθρικό και καταστρέφει τις συστάδες κυττάρων του παγκρέατος που παράγουν ινσουλίνη, γνωστές ως νησίδες. Χωρίς ινσουλίνη, το σώμα δεν έχει τρόπο να μεταφέρει γλυκόζη – ζάχαρη – στα μυϊκά και ιστικά κύτταρα για να παράγει ενέργεια. Τα άτομα με διαβήτη τύπου 1 συνήθως διαχειρίζονται την ασθένεια μέσω καθημερινών ενέσεων ινσουλίνης ή αντλιών ινσουλίνης, αλλά ακόμη και με αυτή τη θεραπεία, οι ασθενείς εξακολουθούν να υποφέρουν από τις καταστροφικές επιπτώσεις της νόσου.
Οι προηγούμενες εμφυτεύσιμες συσκευές του Ma έχουν αποδειχθεί αποτελεσματικές στον έλεγχο του σακχάρου στο αίμα σε διαβητικά ποντίκια, αλλά μπορούν να διαρκέσουν μόνο για ένα ορισμένο χρονικό διάστημα.
«Μία από τις κύριες προκλήσεις είναι ότι το ίδιο το εμφύτευμα συχνά πεθαίνει λόγω έλλειψης οξυγόνου μετά την εμφύτευση», δήλωσε η Tran. «Στο εργαστήριό μας, είχαν επιτυχία σε ποντίκια που έζησαν πάνω από ένα χρόνο και έλεγξαν τον διαβήτη πολύ αποτελεσματικά με μερικές μικρές κάψουλες χωρίς παραγωγή οξυγόνου. Ωστόσο, όταν αυξάνουμε την κλίμακα, χρειαζόμαστε περισσότερα κύτταρα, χρειαζόμαστε μεγαλύτερη πυκνότητα, ειδικά. Χρειαζόμαστε υψηλότερη δόση. Εάν εμφυτεύσουμε χωρίς να παράγουμε οξυγόνο, τα κύτταρα συχνά πεθαίνουν μέσα σε δύο εβδομάδες».
Η ομάδα του Ma ανέπτυξε το νέο σύστημα σε συνεργασία με ηλεκτροχημικούς ερευνητές από την Giner Inc., συμπεριλαμβανομένης της συν-συγγραφέα Linda Tempelman.
Τα βασικά συστατικά του συστήματος είναι μια κυλινδρική κάψουλα με δακτυλιοειδή διατομή που περιέχει μεταμοσχευμένα κύτταρα που εκκρίνουν ινσουλίνη και μια ηλεκτροχημική γεννήτρια οξυγόνου που έχει περίπου το μέγεθος ενός λεπτού (νομίσματος) και είναι αφαιρούμενη. Μια νανοϊνώδης μεμβράνη έξω από την κάψουλα προστατεύει τα κύτταρα από το ανοσοποιητικό σύστημα του οργανισμού ξενιστή. Μια διαπερατή μεμβράνη στον πυρήνα της κάψουλας επιτρέπει στην κεντρική παροχή οξυγόνου να φτάσει στον δακτύλιο των κυττάρων.
«Πρέπει να πληρούμε δύο προϋποθέσεις», είπε ο Tran. «Η πρώτη είναι η ανοσολογική προστασία. Και δεύτερον, πρέπει να διατηρείται η μεταφορά μάζας, όπως η γλυκόζη και άλλα θρεπτικά συστατικά και μόρια που μπορούν να εισέρχονται και να εξέρχονται».
Σε συνεργασία με τον Δρ. James Flanders, ομότιμο καθηγητή στο Κολέγιο Κτηνιατρικής, οι ερευνητές δοκίμασαν με επιτυχία το σύστημα σε μοντέλα αρουραίων.
«Είναι η απόδειξη της ιδέας. Αποδείξαμε πραγματικά ότι η οξυγόνωση είναι σημαντική και ότι η οξυγόνωση θα υποστηρίξει κάψουλες υψηλής κυτταρικής πυκνότητας», είπε ο Tempelman. «Οι κάψουλες είναι ανοσοπροστατευτικές και διαρκούν για μεγάλο χρονικό διάστημα χωρίς να προκαλούνται λοιμώξεις στη μεμβράνη. Το σώμα δεν αποδέχεται εύκολα ποτέ όταν βάζεις μέσα του μια ξένη ουσία. Αυτή είναι λοιπόν η μηχανική στο Εργαστήριο Μa, να αναζητά υλικά και επικαλύψεις για τα υλικά που είναι ανοσοπροστατευτικά, αλλά επίσης να μην προκαλούν υπερβολική απόκριση από το σώμα λόγω του υλικού».
Το νέο σύστημα θα επέτρεπε σε πολύ μεγαλύτερο αριθμό από τα 2 εκατομμύρια άτομα που πάσχουν από διαβήτη τύπου 1 στις ΗΠΑ να υποβληθούν πλέον σε μεταμόσχευση νησίδων ή κυτταρική θεραπεία χωρίς να απαιτείται ανοσοκαταστολή, κάτι που θεωρείται πολύ επικίνδυνο για συνήθη χρήση. Επίσης, το νέο σύστημα μπορεί να παρέχει πολύ αυστηρότερο έλεγχο του σακχάρου, θεραπεύοντας αποτελεσματικά την ασθένεια και επιτρέποντας στο άτομο να τρώει, να πίνει και να ασκείται όπως όλοι οι άλλοι.
Το επόμενο βήμα θα είναι η εμφύτευση του συστήματος σε ένα μοντέλο χοίρου και η δοκιμή του με ανθρώπινα βλαστοκύτταρα. Οι ερευνητές ενδιαφέρονται να προσπαθήσουν τελικά να χρησιμοποιήσουν το σύστημα για την εμφύτευση διαφορετικών τύπων κυττάρων σε ανθρώπους για μακροχρόνια θεραπεία χρόνιων ασθενειών, σύμφωνα με την Tempelman, η οποία είναι Διευθύνουσα Σύμβουλος της Persista Bio Inc., μιας νέας νεοσύστατης επιχείρησης που ίδρυσε με την Ma and Flanders, η οποία αδειοδοτεί αυτές τις τεχνολογίες.
«Βλέπουμε μια εποχή όπου οι άνθρωποι θα λαμβάνουν εμφυτεύματα με αλλογενή κύτταρα από άλλους ανθρώπους, από σειρές βλαστοκυττάρων, και θα τα χρησιμοποιούν μακροπρόθεσμα για να θεραπεύσουν πράγματα που λείπουν από το σώμα τους», είπε η Tempelman.
«Εδώ μας λείπει η ινσουλίνη. Στον έλεγχο του πόνου, ίσως χρειάζεστε περισσότερες ενδορφίνες ή κάποιο άλλο μόριο. Στη θεραπεία υποκατάστασης ενζύμων, χρειάζεστε περισσότερα ένζυμα. Ενδιαφερόμαστε για πράγματα όπως άλλες αυτοάνοσες ασθένειες όπου υπάρχει φλεγμονή που είναι εκτός ελέγχου. Ίσως λοιπόν θα μπορούσαμε να βάλουμε ένα μικρό μόριο που θα αντιμετώπιζε τη φλεγμονή, και έτσι κάποιος, όπως ένας ασθενής με Λύκο, δεν θα χρειαζόταν να παίρνει ένα φάρμακο από το στόμα. Θα μπορούσε απλώς να έχει ένα εμφύτευμα χαμηλού επιπέδου που παρέχει μια μικρή ποσότητα αυτού».
Περισσότερες πληροφορίες εδώ
Διάβασε ακόμα:
