i år förväntas US Food and Drug Administration godkänna ötransplantationer som en behandling för personer med typ 1-diabetes. Transplantationerna, som levererar insulinproducerande celler för att ersätta de som förlorats för sjukdomen, har klassificerats som experimentella i USA sedan de först utfördes för mer än 20 år sedan.

Ötransplantationer håller stort löfte för behandling av typ 1-diabetes, särskilt för vad som i allmänhet kallas ”spröd diabetes”, där patienter har mycket svårt att hantera sitt blodsocker säkert med insulininjektioner, säger Stanford interventionell radiolog Avnesh Thakor, MD, PhD, som bedriver forskning om öbiologi och transplantation.

nästan 1,6 miljoner amerikaner har typ 1-diabetes, och mer än 70 000 kommer sannolikt att vara bra kandidater för ötransplantation.

men ötransplantationer kommer med en unik uppsättning tekniska utmaningar, inklusive att se till att cellerna får tillräckligt med syre för att hålla sig vid liv efter transplantation. Thakors team tog nyligen upp denna fråga i ett papper publicerat i Advanced Functional Materials.

typ 1-diabetes stör kroppens förmåga att reglera blodsockret. Tidigt i sjukdomen attackerar immunsystemet insulinproducerande betaceller i bukspottkörtelcellskluster som kallas öar; detta hindrar betacellerna från att tillverka det sockerreglerande hormonet insulin. att transplantera friska öar från en avliden givare ger patienterna möjlighet att uppleva något ganska nära ett botemedel mot diabetes, även om de måste ta immunundertryckande läkemedel för att hålla de nya öarna säkra.

ötransplantationer möter emellertid komplexiteter som andra organtransplantationer inte gör.

”När du transplanterar öar är det inte som att transplantera ett fast organ som ett hjärta eller en njure”, berättade Thakor för mig. Under en fast organtransplantation är organets blodkärl kirurgiskt anslutna till patientens cirkulationssystem. Omedelbart får den transplanterade vävnaden bra blodflöde och mycket syre.

med en ötransplantation är det annorlunda. Hos en frisk person sprids de hormonproducerande cellerna som reglerar blodsockret i små klumpar eller ”öar” (därav deras namn) i hela bukspottkörteln. Transplantation innebär att isolera bara öarna från bukspottkörteln hos en avliden givare och injicera dem i mottagarens lever. (Transplanterade öar injiceras inte i bukspottkörteln eftersom bukspottkörteln är ett finicky, bräckligt organ som också tillverkar matsmältningsenzymer. Om du stör bukspottkörteln tenderar det att börja smälta saker. Inte bra.)

de transplanterade öarna sätter upp butik i levern, med nya blodkärl som gradvis växer runt dem.

”När vi injicerar dem ber vi bara och hoppas att de kommer att få en ny blodtillförsel i tid för att hålla dem vid liv, och det är ett problem”, sa Thakor. Cirka 60% av de transplanterade öarna dör under de första två veckorna efter transplantationen eftersom de ännu inte har etablerat en blodtillförsel och därför inte får tillräckligt med syre.så thakors team utarbetade en bioscaffold som ger öarna en säker, stadig syreförsörjning tills nya blodkärl växer. Ställningen är ungefär som en högteknologisk Jell – O sallad: squishy saker med andra saker inbäddade i den. Den Jell-O-liknande delen är gjord av kollagen, vilket är fördelaktigt eftersom det inte kommer att utlösa ett immunsvar. ställningen har porer som är tillräckligt stora för att öarna ska krypa in i, liksom mindre mikroporer som kan styra blodkärlets återväxt. Och i lagets viktigaste innovation inbäddade forskarna ett syregenererande material som kallas kalciummaroxid i ställningen. Efter transplantation bryts kalciumperoxiden gradvis ner, vilket ger cellerna en stadig syreförsörjning i cirka två veckor.

forskarna testade deras bioscaffold i diabetiska möss och implanterade byggnadsställningar innehållande holmar i en fettkudde av varje djur. Jämfört med djur som fick traditionella injektioner av holmar, eller djur som fick holmar i bioscaffolds som saknade kalciumperoxid, hade djuren som fick implantat av holmar i syregenererande bioscaffolds den bästa blodsockerkontrollen vid två, tre och fyra veckor efter transplantationen.

Thakors team hoppas kunna expandera ännu längre på vad bioscaffold kan göra. Till exempel undersöker de också möjligheten att bädda in stamceller i ställningen för att uppmuntra tillväxt av nya blodkärl till holmarna. En annan möjlighet är att bädda in nanopartiklar som kan frigöra aminosyror och andra näringsämnen för de transplanterade öarna.

”vi koncentrerar oss på hur man hjälper det maximala antalet öar att överleva transplantationsproceduren”, säger Thakor. ”Vi vill optimera mikromiljön för dessa celler för att underlätta deras engraftment, överlevnad och funktion hos patienten.”

bild av Minerva Studio