w tym roku Amerykańska Agencja Żywności i leków ma zatwierdzić przeszczepy wysepek jako leczenie osób z cukrzycą typu 1. Przeszczepy, które dostarczają komórki wytwarzające insulinę, aby zastąpić te utracone przez chorobę, zostały sklasyfikowane jako eksperymentalne w Stanach Zjednoczonych, ponieważ zostały po raz pierwszy przeprowadzone ponad 20 lat temu.

przeszczepy wysepek są bardzo obiecujące w leczeniu cukrzycy typu 1, szczególnie w przypadku tak zwanej potocznie „kruchej cukrzycy”, w której pacjenci mają wiele trudności z bezpiecznym zarządzaniem poziomem cukru we krwi za pomocą zastrzyków insuliny, powiedział radiolog interwencyjny ze Stanford Avnesh Thakor, Dr n. med., który prowadzi badania nad biologią wysepek i transplantacją.

prawie 1,6 miliona Amerykanów ma cukrzycę typu 1, a ponad 70 000 prawdopodobnie będzie dobrymi kandydatami do przeszczepu wysepek.

ale przeszczepy wysepek wiążą się z unikalnym zestawem wyzwań technicznych, w tym zapewnieniem, że komórki otrzymują wystarczającą ilość tlenu, aby pozostać przy życiu po przeszczepieniu. Zespół thakora niedawno zajął się tym zagadnieniem w artykule opublikowanym w Advanced Functional Materials.

cukrzyca typu 1 zaburza zdolność organizmu do regulacji poziomu cukru we krwi. We wczesnym stadium choroby układ odpornościowy atakuje komórki beta produkujące insulinę w obrębie klastrów komórek trzustki zwanych wysepkami; to powstrzymuje komórki beta od wytwarzania insuliny hormonalnej regulującej cukier.

przeszczepienie zdrowych wysepek od zmarłego dawcy daje pacjentom możliwość doświadczenia czegoś podobnego do lekarstwa na cukrzycę, chociaż muszą przyjmować leki hamujące odporność, aby zapewnić bezpieczeństwo nowym wysepkom.

jednak przeszczepy wysepek borykają się z kompleksami, których inne przeszczepy narządów nie mają.

„Kiedy przeszczepiasz wysepki, to nie jest tak, że przeszczepiasz stały narząd, taki jak serce czy nerka” – powiedział mi Thakor. Podczas przeszczepu ciała stałego naczynia krwionośne narządu są chirurgicznie połączone z układem krążenia pacjenta. Od razu przeszczepiona tkanka dostaje dobry przepływ krwi i dużo tlenu.

z przeszczepem wysepki jest inaczej. U zdrowej osoby komórki produkujące hormony, które regulują poziom glukozy we krwi, są rozproszone w małych grudkach lub „wyspach” (stąd ich nazwa) w całej trzustce. Przeszczep polega na wyizolowaniu wysepek z trzustki zmarłego dawcy i wstrzyknięciu ich do wątroby biorcy. (Przeszczepione wysepki nie są wstrzykiwane do trzustki, ponieważ trzustka jest wybrednym, kruchym organem, który produkuje również enzymy trawienne. Jeśli zaburzysz trzustkę, zaczyna trawić rzeczy. Niedobrze.)

przeszczepione wysepki zakładają się w wątrobie, a wokół nich stopniowo rosną nowe naczynia krwionośne.

„Kiedy je wstrzykniemy, po prostu modlimy się i mamy nadzieję, że dostaną nowy dopływ krwi na czas, aby utrzymać je przy życiu, i to jest problem” – powiedział Thakor. Około 60% przeszczepionych wysepek umiera w ciągu pierwszych dwóch tygodni po przeszczepie, ponieważ nie mają jeszcze zapewnionego dopływu krwi i dlatego nie otrzymują wystarczającej ilości tlenu.

zespół Thakora opracował bioscafold, który zapewnia wysepkom Bezpieczny, stały dopływ tlenu, dopóki nie powstaną nowe naczynia krwionośne. Rusztowanie jest jak nowoczesna sałatka Galaretkowa: mięsiste rzeczy z innymi rzeczami wbudowanymi w nie. Galaretka jest wykonana z kolagenu, co jest korzystne, ponieważ nie wywołuje odpowiedzi immunologicznej.

rusztowanie ma pory wystarczająco duże, aby wysepki mogły się zagnieździć, a także mniejsze mikropory, które mogą kierować odrostem naczyń krwionośnych. W najważniejszej innowacji zespołu naukowcy umieścili w rusztowaniu materiał generujący tlen o nazwie nadtlenek wapnia. Po przeszczepieniu nadtlenek wapnia stopniowo rozkłada się, dając komórkom stały dopływ tlenu przez około dwa tygodnie.

badacze przetestowali ich bioskafold na myszach z cukrzycą, wszczepiając rusztowania zawierające wysepki w jednym podkładce tłuszczowej każdego zwierzęcia. W porównaniu ze zwierzętami, które otrzymały tradycyjne zastrzyki wysepek, lub zwierzętami, które otrzymały wysepki w bioskafoldach, w których brakowało nadtlenku wapnia, zwierzęta, które otrzymały implanty wysepek w bioskafoldach generujących tlen, miały najlepszą kontrolę glukozy we krwi po dwóch, trzech i czterech tygodniach od przeszczepu.

zespół Thakora ma nadzieję jeszcze bardziej rozszerzyć możliwości bioscaffold. Na przykład badają również możliwość osadzania komórek macierzystych w rusztowaniu, aby zachęcić do wzrostu nowych naczyń krwionośnych na wysepkach. Inną możliwością jest osadzenie nanocząstek, które mogłyby uwalniać aminokwasy i inne składniki odżywcze dla przeszczepionych wysepek.

„koncentrujemy się na tym, jak pomóc jak największej liczbie wysepek przetrwać procedurę przeszczepu” – powiedział Thakor. „Chcemy zoptymalizować mikrośrodowisko dla tych komórek, aby ułatwić ich wszczepienie, przetrwanie i funkcjonowanie u pacjenta.”

Image by Minerva Studio