可植入的胰岛细胞带有自己的氧气供应

自20世纪60年代以来,研究人员对通过移植胰岛细胞进行治疗1型糖尿病的可能性 - 当血糖浓度增加时,该胰腺细胞负责产生胰岛素的胰腺细胞。

然而,实施这种方法已经证明有挑战性。一个障碍物是,一旦胰岛移植,就会死,如果他们没有获得足够的氧气供应。现在,MIT的研究人员与一个名为BETA-O的公司合作2 技术,已经开发并测试了一种可植入的装置,该装置通过每24小时可以补充的腔室提供自身供应氧气的胰岛细胞。

“让氧气对这些细胞来说是一个难题的问题,”化学工程系的麻省理工学院教授和该研究的高级作者“克拉克·科尔顿说。 “这种方法的好处是:让胰岛活着来执行其功能,你不需要尽可能多的组织,并且减少植入物引起免疫反应的能力。”

大鼠这些植入物的测试表明,近90%的胰岛仍然可行,几个月,大多数大鼠在此时间内保持正常的血糖水平。

Beta-O的Yoav Evron2 技术是该研究的主要作者,它出现在4月25日问题中 科学报告.

保护胰岛

当患者自己的免疫系统破坏胰腺的胰岛细胞时,会发生1型糖尿病,因此患者不能再产生胰岛素,这对于身体吸收血液中的糖是必要的。早期尝试通过移植来自尸体的胰岛患者进行治疗患者是不成功的,因为胰岛在移植后没有存活。

移植的胰岛失败的原因之一是它们被患者的免疫系统遭到攻击。为了保护移植的细胞,研究人员已经开始开发植入物,其中胰岛封装在诸如聚合物的材料中。然而,剩下的挑战是确保岛上的胰岛收到足够的氧气,冒号说。

在健康的胰腺中,所有胰岛细胞都与毛细管接触,允许它们在约100毫米汞(mm Hg)的氧分压下接受富含氧的血液。 (分压是气体混合物内单个气体浓度的量度)。当医生先试图移植到糖尿病患者中时,许多细胞没有与毛细管直接接触,因此它们的氧气供应过低。

以前的Colton实验室的研究发现,胰岛的外表面需要暴露于至少50mm Hg的氧气以保持可行并通常产生胰岛素。通过一系列实验,麻省理工学院团队,与β-o的研究人员合作 2技术,确定了胰岛所需的装置的操作条件,以长时间保持活力和功能,同时组装成足够小的紧凑型以植入人类患者。

在测试的设备中 科学报告 纸张,胰岛封装在藻酸盐板中,通过藻类产生的多糖,约600微米厚。板坯一侧的膜保持免疫细胞和大蛋白质,但允许胰岛素,营养素和氧气通过。板块下方是气室,除氧气外,还携带大气气体,如氮气和二氧化碳。氧气从腔室流过腔室,穿过半透膜,并进入嵌入藻酸盐板中的粟粒。

由于氧气通过板扩散,因此逐渐消耗,因此氧气分压连续下降。为了确保部分压力保持至少50mm Hg 24小时,研究人员发现它们需要在气室中以500mm Hg的氧分压开始。

24小时后,通过端口补充氧气供应 - 植入皮肤下的装置并连接到导管,导致封装的胰岛的导管,其也植入皮肤下。

长期生存

在没有免疫抑制的糖尿病小鼠的试验中,研究人员表明,近90%的胰岛均存活整个移植期,其在11周至八个月内。他们还发现,在植入装置时,大多数这些动物的血糖水平保持正常,然后在除去后对糖尿病水平反弹。

这种方法的另一个好处是,因为大多数胰岛细胞保持活力,它们不太可能引起免疫应答。当细胞死亡时,它们分解,并且所得蛋白质和DNA的碎片更可能吸引免疫系统的注意。

“通过保持细胞活着,最大限度地减少免疫应答,”冒号说。

艾伯塔大学手术,医学和外科肿瘤学教授James Shapiro在过去的20年里一直在那里在那里运行伊丽莎移植计划,他认为他认为这种方法具有很大的承诺,可以帮助消除需要给予胰岛移植患者药物抑制其免疫系统。

“这种装置可以保护细胞免受免疫发作,并以允许更多细胞生存的方式递送氧气,”Shapiro没有参与研究。 “这将允许在没有抗引发药物的患者中移植胰岛细胞,这将大大提高我们今天在胰岛细胞移植的情况下进行的安全性。”

β-o的研究人员2 技术目前正在研究新版本的装置,其中氧气储存室植入皮肤下方,与胰岛分开。此版本只需要每周补充一次,这可能对患者进行更具吸引力。

该研究部分由以色列科学部资助。



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