打造一个更好的人造胰腺

【字体: 时间:2021年09月08日 来源:Proceedings of the National Academy of Sciences

编辑推荐:

  来自布里格姆妇女医院的一组研究人员与哈佛大学和马萨诸塞大学医学院的同事合作设计了一种对流增强MED (ceMED),它可以持续地将细胞沐浴在它们需要的营养中,提高细胞承载能力,同时提高细胞存活率,葡萄糖敏感性和及时分泌胰岛素。

  
   

convection-enhanced macro encapsulation device  - showing nutrient transport to encapsulated cells in a cell chamber    

如图所示,一个对流增强的封装装置增强了营养运输,从而改善了移植细胞的存活率和葡萄糖反应性胰岛素分泌。


全世界有超过4000万人患有1型糖尿病(T1D),这是一种自身免疫性疾病,在胰腺中产生胰岛素的β细胞被免疫系统破坏。今天,有几种新的和正在出现的治疗1型糖尿病的方法,包括宏灌封材料装置( macroencapsulation devices,MEDs)——设计用来容纳和保护胰岛素分泌细胞的隔间。就像骑士身上的一套盔甲,MEDs保护细胞免受宿主免疫系统的攻击,同时允许营养物质进出体内,使细胞得以继续生存。但医疗器械有几个局限性,将此类设备扩大用于人体一直是一个挑战。来自布里格姆妇女医院的一组研究人员与哈佛大学和马萨诸塞大学医学院的同事合作设计了一种对流增强MED (ceMED),它可以持续地将细胞沐浴在它们需要的营养中,提高细胞承载能力,同时提高细胞存活率,葡萄糖敏感性和及时分泌胰岛素。在临床前的模型中,ceMED在植入后两天内对血糖水平迅速做出反应。研究结果发表在《PNAS》上。

通讯作者Jeff Karp博士说:“得益于最近的进展,我们越来越接近于拥有一种无限来源的β样细胞,这种细胞可以通过分泌胰岛素对葡萄糖作出反应,但下一个挑战是以一种微创的方式将这些细胞导入体内,并具有最大的功能和寿命。我们的设备在移植后显示出增强的细胞活力和最小的延迟。这是该系统的一个强有力的临床前概念证明。”

目前的MEDs是扩散依赖的-营养物扩散穿过设备的外膜,只有少数细胞可以接受营养物和氧气,并反过来分泌胰岛素。ceMED的设计目的是通过连续流动的液体向被封装的细胞提供对流营养,允许多层细胞生长和生存。该团队的原型有两个室——一个平衡室(EqC)收集周围环境的营养物质,一个细胞室(CC)容纳受保护的细胞。EqC包裹在聚四氟乙烯中,这是一种具有允许液体进入的孔隙的半透膜。CC周围的额外内膜选择性地允许营养物质运输和保护免受免疫反应。灌注液体流经多孔中空纤维到达CC,其营养浓度与植入物周围组织相似。中空纤维允许胰岛素和葡萄糖自由通过,但不允许关键免疫分子攻击被包裹的细胞。

“应用干细胞衍生的胰岛治疗自身免疫性或1型糖尿病现在已经发展到寻找一种方法来保护细胞免受免疫排斥,并在移植后最大限度地提高其存活率和功能,”哈佛干细胞研究所干细胞和再生生物学系的教授、合著者Doug Melton博士说。”对流增强型宏封装可能是实现所有这些目标的可行方法。”

与传统的胰岛素泵相比,该设备具有许多优点,可以让细胞根据需要分泌胰岛素,并在血糖水平下降时迅速停止分泌胰岛素。在1型糖尿病的啮齿动物模型中,ceMED提高了细胞的存活率和胰岛素分泌,并在移植后两天开始降低血糖水平。

主要作者Kisuk Yang博士说:“ceMED装置有可能成为一个自动系统,不需要不断地重新填充和更换胰岛素筒。”Kisuk Yang博士曾是Karp实验室的博士后研究员,现在是韩国仁川国立大学生物工程系的教员。

Eoin O'Cearbhaill博士(现就读于爱尔兰都柏林大学学院)补充道:“由于其反应灵敏,这种装置和新型流量增强方法可能对‘脆性’糖尿病患者特别有用,这些患者的糖尿病会导致血糖水平的不可预测的波动。”。该团队指出了将该设备带到临床需要追求的未来方向,包括扩大细胞负载能力和优化供人类使用的灌注流系统。

“总的来说,这些结果突出了ceMED相对于现有扩散型设备的显著优势,包括提高了细胞存活率,减少了随着时间推移会损害功能的纤维包裹,以及更快的胰岛素分泌开/关速率,”Karp说。“这种方法有可能提高β细胞替代疗法的成功率,以帮助许多T1D患者及其家属管理这种具有挑战性的疾病。”

###

DOI

10.1073 / pnas.2101258118

相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 搜索
  • 国际
  • 国内
  • 人物
  • 产业
  • 热点
  • 科普
  • 急聘职位
  • 高薪职位

知名企业招聘

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号