Diyabet tedavisi için hücreleri taşımak için akıllı yumurta kartonları

Diyabet tedavisi için hücreleri taşımak için akıllı yumurta kartonları

Yaratılan Hazır İmalat HPV Krizi ve Ailelere Yaşattığı Dehşet (Mayıs Ayı 2019).

Anonim

Diyabetik hastalara nakil için canlı insan pankreas hücrelerini taşımak için "akıllı yumurta kartonu" paketleri geliştirdik. Yumurta kartonları oksijen sağlar ve taşıma sırasında adacık hücresi olarak bilinen hücrelere zarar vermeyi ve ölümü engellemek için fiziksel ayırmaya izin verir.

Tam bir pankreas nakli (yüksek mortalite oranına sahip) yanında, şu anda diyabet için tek tedavi adacık hücre transplantasyonudır. Komplike Tip 1 diyabetli hastalar için mevcut bir prosedürdür.

Her ne kadar yüzlerce hasta donör adacık hücrelerini başarılı bir şekilde almış olsa da, daha fazla hücre ilk çıkarma ve nakil evrelerinden kurtulmuşsa, hücre sağkalımı ve etkin transplantasyon oranları büyük ölçüde artacaktır. Teknolojimiz bu soruna hitap ediyor.

Adacık nakli diyabet tedavi edebilir

Tip 1 diyabetten muzdarip bir hastada, pankreas, glikoz metabolizmasından sorumlu olan hormonu insülin üretemez. Sonuç olarak, bu hastaların kan glukoz seviyelerini sürekli olarak izlemesi ve bunları gün boyunca insülin enjeksiyonları ile ayarlaması gerekir.

Kan glukoz seviyelerindeki kararsızlık, uzun vadede hastanın sağlığı, göz, böbrek, sinir ve kardiyovasküler sistem hastalıklarına yol açan çok küçük kan damarlarındaki değişikliklere bağlı olarak önemli sonuçlar doğurmaktadır.

Normal olarak, insülin β-hücreleri tarafından üretilir ("beta hücreleri" olarak telaffuz edilir). Lang-hücreler, "Langerhans adacıkları" adı verilen paketlenmiş bir hücre grubundaki pankreasta veya kısaca adacıklarda bulunur. Β-hücreleri ile birlikte, adacıktaki diğer hücreler de eşsiz ve spesifik hormonlar üretir. Birlikte bu hücreler kan glukoz seviyelerini düzenler.

Diyabet hastalarına sağlıklı adacıkları dikme fikri, 1980'lerin sonlarında, Dr. Camilo Ricordi'nin bu hücrelerin gerekli miktarlarını izole etmek için uygulanabilir bir yöntem tasarladığında gerçek oldu. Anti-rejeksiyon ilaç tedavisindeki gelişmelerle birlikte, Tip 1 diyabeti tedavi etmek için adacık transplantasyonu kullanılmaktadır: Dünya çapında yüzlerce hastaya nakil yapılmıştır.

Adacık nakli, adacıkları hastanın karnında hassas bir şekilde konumlandırmak için tek bir anahtar deliği ameliyatı gerektirir ve genellikle hızlı bir iyileşme izler.

Yüksek talep ancak düşük kullanılabilirlik

Herhangi bir transplantasyonda olduğu gibi, adacık nakli az sayıda organ bağışçısı ve diyabet hastası olan (dünya çapında 425 milyondan fazla kişi) artan bir nüfus tarafından engellenmektedir.

Fakat başka bir sınırlayıcı faktör var - pankreastan ayrıldıktan sonra adacıklar aşırı derecede kırılgandır ve transplante edilmeden önce% 35'e kadar yok olur.

Adacıkların transplantasyonunun sağkalımının iyileştirilmesinin, hastalar için kullanılabilirliği ve klinik sonuçları önemli ölçüde geliştirmesi beklenmektedir.

Royal Adelaide Hastanesi'nde Renal ve Islet Transplantasyonu Direktörü Patrick (Toby) Coates şunları söyledi: “Daha fazla adacıkları transplantasyondan önce koruyabilirsek, hastalar çoğu durumda sadece bir nakil gerektiriyordu, çünkü günümüzde çoklu organ donörlerine ve nakillere ihtiyacımız var. Bir diyabetik hastayı tedavi et. "

Transplant sayısı, verici sayısı (organ bağışına karar vermiş olan ölen kişiler) ve donörlerin hastalara karşı bağışıklığı nedeniyle yıldan yıla değişir.

Daha fazla hastayı tedavi etmek: lojistik bir meydan okuma

Bir donörden bir pankreas toplandığında, pankreas içinde yer alan adacıkları çıkarmak için özel bir prosedür gereklidir. Bu izolasyon sadece hassas ekipmanla donatılmış steril bir tesiste (kirlenmeden korunmuş) gerçekleştirilebilir.

Avustralya'da, diğer ülkelerde olduğu gibi, izolasyon, Melbourne ve Sydney'de merkezileştirilir ve adacıklar daha sonra farklı nakil merkezlerine gönderilir. Fakat adacıklar çok yüksek bir metabolizma oranına sahip hücrelerden oluştuğundan, çok fazla besin ve oksijene ihtiyaç duyarlar. Bunlar olmadan hücreler insülin ve kan glikoz seviyelerinin düzenlenmesinde kullanılan diğer hormonları üretmez.

Konakçıdaki kan damarlarından ayrıldıktan sonra, adacıklar aç kalmaya ve asfiksiye hızla başlar ve her ikisi de hücre sağkalım şansı daha düşüktür.

Adacık taşımacılığının iyileştirilmesi

Dünyadaki birçok laboratuvar, adacıkların raf ömrünü uzatmaya çalışıyor. Nakliye sırasında adacık ölümünün nedenlerini ele almak için iki yeni teknoloji geliştirdik - oksijen tedariki ve fiziksel hasardan korunma.

İlk gelişme, adacıklarla temas ettiğinde oksijeni serbest bırakan ucuz bir kaplamadır. Kaplamanın, düşük oksijenli bir ortamda (nakil sırasında karşılaşıldığı gibi) hayatta kalmak için hayvan β-hücreleri için yeterli oksijen sağlayabileceğini gösterdik. Bu teknolojiyi insan hücresi korunması ve nakliyesi için tercüme etmeyi umuyoruz.

Ancak bu tek sorun değildir: Adacıkların nakliye sırasındaki hareketi de hasara neden olabilir. Halen adacıklar, adacıkların gerekli hücre besinlerinden oluşan bir çözelti içinde serbestçe yüzen torbalarda taşınmaktadır. Çantalar hareket ettikçe, adacıklar çalkalanır ve birbirlerine zıplanır. Bu etkileşimler adacıkları yok edebilir.

Farklı biyomateryalleri denedikten ve çeşitli ambalaj şekillerini test ettikten sonra, yumurta kartonu benzeri bir ambalaj geliştirdik. Bu, küresel adacıkları birbirinden ayırır ve nakil sırasında canlılıklarını korur.

Ana görüntü, floresan ve taramalı elektron mikroskobu kullanılarak elde edilen iki görüntünün bir örtüsünü göstermektedir. "Yumurta kartonu" nun kuyularında oturmak parlak yeşil lekeli adacık hücreleridir.

Gelecek için umut

Bu teknolojiyi, Melbourne ile Adelaide arasındaki uçağın kapıdan kapısına altı saat süren uçakla başarılı bir şekilde transportanimal ve insan adacığı hücrelerine kullandık. Yumurta karton paketimiz adacık sağkalımını geliştirdi.

Bu teknolojinin kliniğe aktarılması, nakliye sırasında adacık sağkalımını artıracaktır ve daha büyük bir popülasyona adacık transplantasyonuna erişim sağlayacaktır. Bu teknolojinin, bir hastayı tedavi etmek için gereken 500.000 adacığı barındıracak şekilde ölçeklendirilmesi gerekiyor.

Ancak daha büyük bir zorluk devam etmektedir: transplantasyondan sonra adacıkların uzun süreli hayatta kalmasını sağlamak. Yeni biyomateryaller ve ileri mühendislik çözümleri de, transplantasyondan sonra kan damarından adacıklara besinleri ve oksijen erişimini arttıran iskelelerin geliştirilmesi de dahil olmak üzere bu sorunun üstesinden gelmemize yardımcı olabilir.

Sydney Üniversitesi'ndeki işbirlikçi Bernie Tuch'un sözleriyle: “İmplantasyondan sonra adacıkları koruyabilecek biyo-uyumlu materyallerden oluşan gelişmiş tıbbi cihazlar, transplantasyon prosedürünü daha da iyileştirebilir ve daha fazla hastanın bu tedaviden faydalanmasını sağlayabilir.”