محققان تکنیکی را برای کاشت یک وسیله نخ مانند حاوی سلول های پانکراس ترشح کننده انسولین در یک جیب زیر پوست ابداع کرده اند. این دستگاه دیابت نوع 1 را در موش ها معکوس کرد و نیازی به تجویز داروهای ضد پس زدن نداشت. روزی این دستگاه می تواند جایگزینی برای تزریق انسولین باشد.
در دیابت نوع 1، سیستم ایمنی بدن به سلول های تولید کننده انسولین لوزالمعده به نام سلول های جزیره ای حمله می کند و آنها را از بین می برد و از ترشح انسولین جلوگیری می کند و نیاز به تزریق مادام العمر انسولین یا استفاده از پمپ انسولین دارد.
محققان دانشگاه کرنل و دانشگاه آلبرتا (U of A) برای ایجاد یک ایمپلنت زیر جلدی که انسولین آزاد می‌کند و در عین حال از پاسخ‌های ایمنی که دستگاه‌های کاشته‌شده می‌توانند ایجاد کنند اجتناب می‌کند، همکاری کرده‌اند.
در طول سال‌ها، ایمیل‌ها و درخواست‌های زیادی از والدین و بیماران دریافت می‌کنم که می‌گویند: «هی، تشخیص داده شد که نوزاد من به نوع ۱ مبتلا است. [diabetes]مینگلین ما، یکی از نویسندگان مربوطه این مطالعه، گفت، آیا می‌توانید به ما کمک کنید؟ این یک بیماری بسیار بد است و بسیاری از بچه ها به آن مبتلا هستند. بنابراین، ما واقعاً در مورد تبدیل این موضوع به چیزی قابل اجرا بالینی، چیزی که تأثیرگذار است، جدی هستیم.”
که در 2017ما، از کالج کشاورزی و علوم زیستی کرنل (CALS)، یک فیبر آلژینات تقویت شده با رشته برای کپسوله کردن جزایر (TRAFFIC)، یک ایمپلنت رشته نایلونی متحرک که حاوی صدها هزار سلول جزیره ای است که با پوشش نازکی از هیدروژل آلژینات محافظت می شود، توسعه داد. در حفره شکمی قرار می گیرد. یک نسخه قوی‌تر از ایمپلنت ایجاد شد 2021 که به طور موثر قند خون موش ها را تا شش ماه کنترل کرد.
ایمپلنت Ma’s توجه محقق دیابت U of A جیمز شاپیرو را به خود جلب کرد، او روشی را ابداع کرده بود تا سلول‌های جزایر را در کانال‌هایی درست زیر پوست قرار دهد و سپس برای محافظت از آنها سرکوب سیستم ایمنی را تجویز کند.
شاپیرو، یکی دیگر از نویسندگان این مطالعه، گفت: «من شیفته رویکرد Ma بودم، زیرا از نیاز به سرکوب سیستم ایمنی جلوگیری می کند، و به این فکر کردم که آیا می توانیم دو استراتژی ابتکاری خود را برای بهبود بقای سلولی ترکیب کنیم. «و در واقع، کار کرد! با ترکیب این دو، واقعاً محل پوست را برای پیوند سلولی بدون نیاز به داروهای ضد رد شدن بهبود بخشید.
همکاری حاصل، SHEATH، نخ آلژینات زیر جلدی فعال شده توسط میزبان را ایجاد کرد.
کاشت غلاف یک فرآیند دو مرحله ای است. ابتدا یک کاتتر نایلونی درجه پزشکی در زیر پوست قرار داده می شود و در آنجا به مدت چهار تا شش هفته باقی می ماند. کاتتر یک پاسخ التهابی کنترل شده را به جسم خارجی ایجاد می کند که باعث می شود شبکه متراکمی از رگ های خونی در اطراف آن تشکیل شود. هنگامی که کاتترها برداشته می‌شوند، دستگاه کاشت سلول‌های جزیره‌ای مبتنی بر آلژینات در پاکت – یا کانالی – که ایجاد شده است، وارد می‌شود و عروق اطراف آن اکسیژن و مواد مغذی مورد نیاز سلول‌های جزیره را تامین می‌کنند.
ما گفت: “این کانال برای دستگاه ما عالی است.” «شاپیرو از این تشبیه استفاده می کند که مانند دست در دستکش است. و قرار دادن چیزی زیر پوست بسیار ساده تر و کمتر تهاجمی تر از داخل شکم است. این می تواند به عنوان یک روش سرپایی انجام شود، بنابراین نیازی به ماندن در بیمارستان نیست. با بی حسی موضعی قابل انجام است.»
کاشت سیستم SHEATH در موش های دیابتی منجر به معکوس شدن وضعیت بدون نیاز به سرکوب سیستم ایمنی شد. آزمایش‌ها نشان داد که برخی از موش‌ها به مدت بیش از 190 روز به اصلاح قند خون بالا دست یافته‌اند. علاوه بر این، این سیستم امکان برداشتن و جایگزینی یک ایمپلنت معیوب را می دهد که با افزایش سطح قند خون نشان داده می شود. پس از جایگزینی آن با ایمپلنت جدید، سطح قند خون به حالت عادی بازگشت.
محققان با تأیید مقیاس پذیری سیستم، روش هایی را برای اجرای رویکرد SHEATH در خوک های کوچک، از جمله قرار دادن ایمپلنت، برداشتن و جایگزینی، توسعه دادند.
محققان اذعان می‌کنند که علیرغم ویژگی‌های امیدوارکننده سیستم SHEATH، باید بر چالش‌های اضافی در مورد کاربرد بالینی آن غلبه کرد. به طور خاص، تعیین طول قابل قبول کاتتر و شناسایی مکان‌های درج مناسب آناتومیکی.
“چالش این است که کارکرد طولانی مدت این جزایر در بدنی که دستگاه دارید بسیار دشوار است، زیرا دستگاه رگ های خونی را مسدود می کند، اما سلول های جزایر طبیعی بدن در تماس مستقیم با رگ ها هستند. که مواد مغذی و اکسیژن را فراهم می کند. این دستگاه به گونه‌ای طراحی شده است که می‌توانیم تبادل انبوه مواد مغذی و اکسیژن را به حداکثر برسانیم، اما ممکن است لازم باشد وسایل اضافی برای حفظ سلول‌ها برای عملکرد طولانی‌مدت در مدل‌های حیوانی بزرگ و احتمالاً بیماران فراهم کنیم.»
این “وسایل اضافی” ممکن است شامل تامین مداوم اکسیژن به دستگاه باشد. Ma یک اسپین آف جدید Cornell به نام Persista Bio ایجاد کرد تا دستگاه جداگانه ای برای رساندن اکسیژن مکمل به سلول ها ایجاد کند.
علیرغم این چالش ها، محققان امیدوارند که نسخه های بعدی دستگاه کاشته شده بتوانند دو تا پنج سال قبل از نیاز به تعویض دوام بیاورند.
این مطالعه در مجله منتشر شد مهندسی زیست پزشکی طبیعت.
منبع: دانشگاه کرنل، دانشگاه آلبرتا
