Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο McGill και στο Ινστιτούτο Έρευνας του Κέντρου Υγείας του Πανεπιστημίου McGill (RI-MUHC) ανέπτυξαν μια νέα συσκευή για τη μεταμόσχευση κυττάρων που παράγουν ινσουλίνη, η οποία ενσωματώνεται άμεσα με τα υπάρχοντα αιμοφόρα αγγεία στο σώμα. Η τεχνολογία, η οποία έδειξε πολλά υποσχόμενα αποτελέσματα σε προκλινικές δοκιμές, στοχεύει στην υπερνίκηση βασικών προκλήσεων των αναδυόμενων μακροπρόθεσμων κυτταρικών θεραπειών για τον διαβήτη τύπου 1. Εκτός από το ότι χρησιμεύει ως τεχνητό πάγκρεας, θα μπορούσε ενδεχομένως να χρησιμοποιηθεί για την αντικατάσταση ή την υποστήριξη της λειτουργίας άλλων οργάνων.
Σε αντίθεση με τα προηγούμενα πειραματικά εμφυτεύματα, η συσκευή έχει σχεδιαστεί για να παρέχει άμεση παροχή αίματος, δημιουργώντας παράλληλα ένα φράγμα κατά της ανοσολογικής απόρριψης, ανέφερε η ερευνητική ομάδα. Η μελέτη δημοσιεύεται στο περιοδικό Cell Biomaterials.
«Η ινσουλίνη, που ανακαλύφθηκε στον Καναδά πριν από 100 χρόνια, έχει σώσει πολλές ζωές, αλλά δεν είναι θεραπεία», δήλωσε η Corinne Hoesli, συν-συγγραφέας της μελέτης και Αναπληρώτρια Καθηγήτρια στο Τμήμα Χημικής Μηχανικής. «Σχεδιάσαμε μια συσκευή με ένα προ-σχηματισμένο δίκτυο τεχνητών αιμοφόρων αγγείων που μοιάζει με αγγειακό μόσχευμα παράκαμψης, εκτός από το ότι εισαγάγαμε κύτταρα που εκκρίνουν ινσουλίνη σε αυτήν».
«Αυτό αρχίζει να μοιάζει με ένα γνήσιο τεχνητό όργανο», είπε, προσθέτοντας ότι ένα βασικό στοιχείο της επιτυχίας ήταν η διεπιστημονική συνεργασία με ερευνητές σε όλο τον Καναδά, συμπεριλαμβανομένων ομάδων από το Πανεπιστήμιο Laval, το Πανεπιστήμιο της Βρετανικής Κολομβίας και το Πανεπιστήμιο του Μόντρεαλ.
Μείωση του φορτίου στους ασθενείς
Κανονικά, το πάγκρεας ρυθμίζει τα επίπεδα σακχάρου στο αίμα. Απελευθερώνει ινσουλίνη για να μειώσει τη γλυκόζη και γλυκαγόνη για να την αυξήσει. Για τα 9,5 εκατομμύρια ανθρώπους παγκοσμίως που ζουν με διαβήτη τύπου 1, αυτή η διαδικασία διακόπτεται: Το πάγκρεας σταματά να παράγει αρκετή ινσουλίνη, προκαλώντας τη συσσώρευση γλυκόζης και κετονών στο αίμα. Πολλοί επίσης βιώνουν σοβαρά υπογλυκαιμικά επεισόδια – όταν η χορήγηση υπερβολικής ποσότητας ινσουλίνης μπορεί να γίνει απειλητική για τη ζωή. Στον Καναδά, η διάρκεια ζωής των ατόμων με διαβήτη τύπου 1 μειώνεται κατά περίπου 10 χρόνια.
Αντί για τη χορήγηση συνθετικής ινσουλίνης, μια άλλη κλινική προσέγγιση είναι η μεταμόσχευση κυττάρων που παράγουν ινσουλίνη που βρίσκονται σε νησίδια του παγκρέατος του Langerhans. Η μεταμόσχευση νησιδίων χρησιμοποιώντας κύτταρα από νεκρούς ανθρώπινους δότες είναι μια εγκεκριμένη θεραπεία στον Καναδά. Πολύ λίγοι άνθρωποι υποβάλλονται σε θεραπεία κάθε χρόνο λόγω της περιορισμένης προσφοράς οργάνων από τον δότη και της ανάγκης για δια βίου ανοσοκατασταλτική φαρμακευτική αγωγή για την αποφυγή της απόρριψης του μοσχεύματος. Επιπλέον, περισσότερα από τα μισά μεταμοσχευμένα κύτταρα πεθαίνουν λίγο μετά τη μεταμόσχευση λόγω έλλειψης άμεσης παροχής αίματος.
Αυτή η νέα συσκευή έχει σχεδιαστεί για να ξεπεράσει αυτές τις προκλήσεις: χρησιμοποιεί κύτταρα που μπορούν να αναπτυχθούν σε μεγάλους αριθμούς στο εργαστήριο και δημιουργεί ένα προστατευτικό φράγμα (ενθυλάκωση) για να εκτρέψει το ανοσοποιητικό σύστημα.
Για να υποστηρίξουν τον αριθμό των κυττάρων που εκκρίνουν ινσουλίνη που απαιτούνται για να λειτουργήσει αποτελεσματικά η συσκευή, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τρισδιάστατη εκτύπωση και επαναλαμβανόμενες στρατηγικές επικάλυψης για να δημιουργήσουν πολλαπλά παράλληλα κανάλια αίματος. Αυτά τα κανάλια θρέφουν το μόσχευμα και βοηθούν να διασφαλιστεί ότι η ινσουλίνη μπορεί να χορηγηθεί αποτελεσματικά σε όλο το σώμα μόλις αποκατασταθεί η ροή του αίματος.
Κοιτάζοντας μπροστά
Οι ερευνητές ανέφεραν ότι ένα βασικό χαρακτηριστικό της συσκευής είναι η προσαρμοστικότητά της. «Θα μπορούσαμε να την κατασκευάσουμε στο εργαστήριο, να την αποστειρώσουμε και να την στείλουμε οπουδήποτε στον κόσμο για να την εγχύσουν οι κλινικές ομάδες με σχετικά θεραπευτικά κύτταρα», δήλωσε ο Hoesli.
Πέρα από τον διαβήτη, η συσκευή θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για τη δοκιμή διαφορετικών δομών αιμοφόρων αγγείων και μοτίβων διακλάδωσης, καθώς και διαφορετικών τύπων κυττάρων, συμβάλλοντας στην προώθηση των προκλινικών δοκιμών για άλλα τεχνητά όργανα.
