„System implantów może leczyć cukrzycę typu 1 poprzez dostarczanie dodatkowego tlenu do komórek wydzielających insulinę” – informuje pismo „Nature Communications”.

Cukrzyca typu 1 stanowi około 10 proc. wszystkich przypadków cukrzycy. Dotyczy głównie dzieci i osób młodych (poniżej 30. roku życia). Choroba jest spowodowana atakiem własnego układu odpornościowego (autoagresja), co prowadzi do niemal całkowitego zniszczenia produkujących insulinę komórek beta trzustki przez przeciwciała. W rezultacie brakuje insuliny, a poziom cukru we krwi podnosi się.

Opracowane przez naukowców z Cornell University implanty dostarczają dodatkowego tlenu do gęsto upakowanych komórek wydzielających insulinę, bez konieczności stosowania immunosupresji. System ten może również potencjalnie zapewnić długoterminowe leczenie szeregu chorób przewlekłych.

Technologia opiera się na wcześniejszych wszczepialnych kapsułkach zawierających komórki wytwarzające insulinę, opracowanych w laboratorium Minglina Ma, profesora inżynierii biologicznej i środowiskowej na Wydziale Rolnictwa i Nauk Przyrodniczych (CALS) i głównego autora artykułu.

Leczenie cukrzycy typu 1

Ma badał różne sposoby leczenia cukrzycy typu 1, w której układ odpornościowy organizmu staje się agresywny i niszczy produkujące insulinę skupiska komórek trzustkowych, zwane wysepkami. Bez insuliny organizm nie ma możliwości dostarczania glukozy do komórek mięśni i tkanek w celu wytworzenia energii. Osoby z cukrzycą typu 1 muszą codziennie przyjmować zastrzyki insuliny lub korzystać z pompy insulinowej. Jednak nawet przy takim leczeniu pacjenci nadal odczuwają wyniszczające skutki choroby.

Wcześniejsze wszczepialne kapsułki Ma, zawierające żywe komórki wysepek trzustki, pozwoliły skutecznie kontrolować poziomu cukru we krwi u myszy z cukrzycą, ale ich trwałość była ograniczona. Sam implant często obumierał z powodu braku tlenu, nawet w ciągu dwóch tygodni po wszczepieniu.

Dlatego zespół Ma we współpracy z elektrochemikami z Giner Inc. opracował nowy system. Kluczowymi elementami są cylindryczna kapsuła o pierścieniowym przekroju, która zawiera przeszczepione komórki wydzielające insulinę, oraz elektrochemiczny generator tlenu wielkości mniej więcej dziesięciocentówki, który można zdemontować.

Dotarcie tlenu do komórek

Drobnowłóknista membrana na zewnątrz kapsułki chroni komórki przed układem odpornościowym organizmu gospodarza; przepuszczalna membrana w rdzeniu kapsułki umożliwia dotarcie tlenu do komórek.

Musimy spełnić dwa wymagania

— powiedziała współautorka badań, Phuong L. Tran z Cornell University.

Pierwszym jest ochrona immunologiczna. Po drugie, trzeba utrzymać transport, na przykład glukozy i innych składników odżywczych oraz cząsteczek, które mogą wchodzić i wychodzić

— wskazała.

Testy systemu na szczurach

Współpracując z dr. Jamesem Flandersem, emerytowanym profesorem nadzwyczajnym w College of Veterinary Medicine, naukowcy z powodzeniem przetestowali system na szczurach.

To dowód na słuszność koncepcji. Naprawdę udowodniliśmy, że natlenienie jest ważne i będzie wspierać kapsułki o wysokiej gęstości komórek

— wskazała dr Linda Tempelman, kierująca startupem Persista Bio Inc., którego współzałożycielami są wspomniani Ma i Flanders.

Kapsułki chronią przed układem odpornościowym i działają przez długi czas. Organizm nie lubi, gdy wprowadza się do niego obcą substancję. Dlatego właśnie inżynieria w laboratorium Ma polega na poszukiwaniu materiałów i powłok, które nie wywołują nadmiernej reakcji organizmu z powodu zastosowanego materiału

— powiedziała.

Nowy system umożliwiłby znacznie większej liczbie spośród 2 milionów osób cierpiących w USA na cukrzycę typu 1 terapię bez konieczności stosowania immunosupresji, która jest uważana za zbyt niebezpieczną do rutynowego stosowania. Ponadto nowy system może zapewnić znacznie ściślejszą kontrolę poziomu cukru, skutecznie lecząc chorobę i umożliwiając pacjentowi jedzenie, picie i ćwiczenia jak wszyscy inni.

Kolejnym krokiem będzie wszczepienie systemu w model świński, a także przetestowanie go z ludzkimi komórkami macierzystymi. Naukowcy są zainteresowani ewentualnym wykorzystaniem systemu do wszczepiania różnych typów komórek ludziom w celu długoterminowego leczenia chorób przewlekłych. Na przykład w leczeniu bólu może być potrzebna większa ilość endorfin, a w terapii enzymatycznej - więcej enzymów.

CZYTAJ WIĘCEJ: Niesamowite odkrycie! Poranna kawa uruchamia w komórkach mechanizm długowieczności. Pod tym kątem badany jest również lek na cukrzycę

nt/PAP