全世界有超過 4000 萬人患有 1 型糖尿病 (T1D)，這是一種自身免疫性疾病，其中胰腺中產(chǎn)生胰島素的 β 細胞被免疫系統(tǒng)破壞。今天，有幾種新興的 1 型糖尿病治療方法，包括宏封裝裝置 (MED)——設計用于容納和保護胰島素分泌細胞的隔室。就像騎士周圍的盔甲一樣，MED 保護其中的細胞免受攻擊(來自宿主免疫系統(tǒng))，同時允許營養(yǎng)物質(zhì)進出，以便細胞能夠繼續(xù)生存。但 MED 有幾個限制，擴大此類設備用于人類一直具有挑戰(zhàn)性。來自布萊根婦女醫(yī)院的一組研究人員與哈佛大學和馬薩諸塞大學醫(yī)學院的同事合作設計了一種對流增強型 MED (ceMED)，它可以持續(xù)為細胞提供所需的營養(yǎng)并提高細胞負載能力，同時提高細胞存活率、葡萄糖敏感性和適時性胰島素分泌。在臨床前模型中，ceMED 在植入后兩天內(nèi)迅速對血糖水平做出反應。結果發(fā)表在《美國國家科學院院刊》上。
“由于最近的進展，我們越來越接近擁有無限來源的 β 樣細胞，這些細胞可以通過分泌胰島素對葡萄糖作出反應，但下一個挑戰(zhàn)是以微創(chuàng)和將具有最大功能的壽命，”通訊作者、臨床麻醉學、圍手術期和疼痛醫(yī)學首席研究員兼特聘主席杰夫卡普博士說。“我們的設備在移植后表現(xiàn)出增強的細胞活力和最小的延遲。這是該系統(tǒng)強大的臨床前概念證明。”
當前的 MED 是擴散依賴性的——營養(yǎng)物質(zhì)通過裝置的外膜擴散，只有一些細胞可以接受營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣，進而分泌胰島素。ceMED 旨在通過連續(xù)流體流向封裝細胞提供對流營養(yǎng)，使多層細胞能夠生長和存活。該團隊的原型具有兩個室 - 一個平衡室 (EqC) 從周圍收集營養(yǎng)物質(zhì)，以及一個容納受保護細胞的細胞室 (CC)。EqC 被封閉在聚四氟乙烯中——一種帶孔的半透膜，允許流體進入。圍繞 CC 的額外內(nèi)膜選擇性地允許營養(yǎng)物質(zhì)運輸并防止免疫反應。灌注的液體流過多孔中空纖維，以與植入物周圍組織相似的營養(yǎng)濃度到達 CC。中空纖維允許胰島素和葡萄糖自由通過，但不允許其中可能攻擊封裝細胞的關鍵免疫分子。
“干細胞衍生胰島用于治療自身免疫性或 1 型糖尿病的應用現(xiàn)在已經(jīng)轉(zhuǎn)向?qū)ふ乙环N方法來保護細胞免受免疫排斥并在移植后最大限度地提高它們的存活率和功能，”合著者道格梅爾頓說，哈佛干細胞研究所干細胞與再生生物學系博士。“對流增強宏封裝很可能是實現(xiàn)所有這些目標的可行方法。”
與傳統(tǒng)胰島素泵相比，該設備具有許多優(yōu)勢，允許細胞按需分泌胰島素，并在血糖水平下降時迅速停止分泌胰島素。在 1 型糖尿病的嚙齒動物模型中，ceMED 增強了細胞的存活率和胰島素分泌，并且早在移植后兩天就開始降低血糖水平。
“ceMED 設備有可能成為一個自主系統(tǒng)，不需要不斷地重新填充和更換胰島素盒，”主要作者 Kisuk Yang 博士說，他曾是卡普實驗室的博士后研究員，現(xiàn)在是卡普實驗室生物工程系的教員。韓國仁川國立大學。
“由于它的響應能力，這種設備和新穎的流量增強方法可能對‘脆性’糖尿病患者特別有用，他們的糖尿病導致血糖水平不可預測的波動，”Eoin O'Cearbhail 博士(現(xiàn)就讀于都柏林大學學院)補充道。 ，愛爾蘭)，他是在卡普實驗室擔任博士后研究員期間幫助發(fā)展這一概念的合著者。該團隊指出了將設備推向臨床所需的未來方向，包括擴大細胞負載能力和優(yōu)化供人類使用的灌注流動系統(tǒng)。
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