Sokan közületek, akiket közvetlenül érint a cukorbetegség, számítottak arra, hogy jelentős előrelépést és választ várnak arra a kérdésre, hogy a betegek mikor tudják a kapszulázott szigetekkel szabályozni cukorszintjüket.

cukorbetegség-kutatás

Sajnos erre a kérdésre még nincs egyértelmű válasz. A cikk célja elmagyarázni a Diabetik folyóirat olvasóinak, mi a helyzet a téma kutatásában a világban, az SAS Polimerek Intézetének feladatai, valamint tisztázni, hogy mi a megoldás összetettsége, ill. miért nem elérhető még ez a megoldás a cukorbetegek számára.

A hasnyálmirigy-szigetek tokozása

Körülbelül hat évvel ezelőtt különféle médiumokon keresztül, valamint a Cukrovka n.f nem befektetési alap létrehozásával hívtuk fel a hasnyálmirigy-szigetek beágyazásának témáját a szlovák közvélemény figyelmébe. (www.cukrovkanf.sk; ezen a weboldalon alapvető információkat nyújtunk munkánkról és arról, hogy mi történik a világban a kapszulázott szigetek transzplantációjának témájában). Ezt később több éven át Szlovákiában, a Szlovák Tudományos Akadémia Polimer Intézetében elkezdték, mintegy 2002 óta.

Munkánk és a cukorszint ilyen módon történő szabályozásának képessége azokra hívta fel a figyelmüket, akik az új technológiákról szóló új híreket követik a cukorszabályozás javítása érdekében. Írtam a Diabetik magazin olvasóinak a kapszulázott szigetek cukorbetegség kezelésére történő alkalmazásának elvéről. 1-2/2012). A Szlovák Tudományos Akadémia Polimerek Intézetének csapata továbbra is intenzíven dolgozik ezen a kutatáson, a világgal foglalkozó, ezzel a kérdéssel foglalkozó fontos munkahelyekkel együttműködve.

Kezelés hasnyálmirigy-szigetekkel

A vércukorszint szabályozásának elvét a hasnyálmirigy-szigetek negyven évvel ezelőtt fogalmazták meg. Ez az elv abban áll, hogy funkcionális hasnyálmirigy-szigeteket ültetnek át diabéteszes, I. típusú cukorbetegeknek, míg az átültetett szigetek egészséges hasnyálmirigyként folyamatosan szabályozzák a vércukorszintet.

Ezeket a szigeteket meg kell védeni az immunrendszer felismerésétől és megsemmisülésétől. Az immunrendszer elleni védekezés első módja az immunszuppresszánsok, hasonlóan a test különböző szerveinek átültetéséhez. Ezt a megoldást jelenleg klinikailag tesztelik. Az emberi hasnyálmirigy-szigetek májba történő átültetése azóta sikeres 2000, amikor az ún Edmontoni Protokoll Kanadában.

A szigetek átlagosan 3 éve működnek, és a cukorbetegség 44% -ában érik el a cukorszabályozást. Egyes csapatok kijelentik azokat a betegeket, akiknek a vércukorszintje több mint 5 éve kontrollált. Az átültetett szigetek folyamatosan biztosítják a normális cukorszintet, lelassítják, megállítják, sőt korrigálják a cukorbetegségből eredő másodlagos szövődmények tüneteit. Az elmúlt években a szigetek transzplantációjának klinikai eredményei összehasonlíthatók a hasnyálmirigy transzplantációval, mint egész szervvel. Ezek az eredmények egyértelműen jelzik, hogy az átültetett szigetek által a cukorszint szabályozása megoldást jelent a cukorbetegség kezelésében.

Az immunitás elleni küzdelem

Az Edmonton protokoll problémája az immunszuppresszánsok, amelyek mellékhatásai nem kívánatosak, ezért ezek elkerülésére módot keresnek. Jelenleg az átültetett szigetek immunvédelmének alapelve a féligáteresztő membránba történő kapszulázás. A membrán áthatja az inzulint, a glükózt, a tápanyagokat és az oxigént, és megakadályozza az immunrendszer átjutását. A kapszulázott szigetek ezután képesek hosszú távon szabályozni a cukorszintet, mint az egészséges hasnyálmirigy szigetei, anélkül, hogy immunszuppresszánsokra lenne szükség.

Bár az elv egyszerű és bizonyos szempontból egyszerű, a megoldás megtalálása problémásnak bizonyult. Míg a kapszulázatlan szigetekkel végzett klinikai vizsgálatok hosszú távú cukorszabályozó transzplantációkat eredményeztek, a mai napig több tucat klinikai vizsgálat ellenére a kapszulázott szigetekkel nem sikerült ilyen pozitív eredményt elérni.

JDRF tokozási konzorcium

A Juvenile Diabetes Research Foundation, a JDRF egy olyan alapítvány, amely jelenleg az 1-es típusú cukorbetegség kezelésének kutatásában a vezető szervezet (www.jdrf.org). Az r. 2013-ban létrehozták a JDRF Encapsulation Consortiumot, amely tudományos és vállalati csapatokat hozott össze, hogy felgyorsítsák a megoldásokat azáltal, hogy együttműködnek és ismereteket cserélnek a hasnyálmirigy-szigetek beágyazásával foglalkozó különféle szakértői csoportok között. Pályázati pályázatok és nyertek egy projektet a JDRF Encapsulation Consortiumhoz való csatlakozáshoz.

A kutatás főként a következő területekre összpontosít:

(1) az inzulintermelő sejtek forrása, életképességük és funkcionalitásuk a kapszulázás és transzplantáció után, (2) az inzulintermelő sejtek kapszulázására szolgáló anyagok ún. mikrokapszulák,

(3) inzulintermelő sejtek kapszulázására szolgáló anyagok az ún makrokapszulák.

jegyzet A JDRF webhelye egy rövid videót mutat be: https://vimeo.com/119461433, amely meghatározza a hasnyálmirigy-szigetek mikro- és makrokapszulázásának alapelveit.

Az inzulintermelő sejtek forrása

A kutatás kezdetétől egyértelmű volt, hogy az emberi donorok hasnyálmirigyből izolált hasnyálmirigy-szigetek nem biztos, hogy elegendőek a cukorbetegek számának sokszorosáért a donorok száma miatt. Ezért folyamatosan nagy figyelmet fordítanak az új sejtforrások meghatározására. A sejtbiológia terén az utóbbi években elért eredmények olyan protokollokhoz vezettek, amelyek során inzulintermelő sejteket nyertek különböző őssejtekből. A világon számos munkahely foglalkozik ezzel a kérdéssel.

2016 januárjában a MIT, a Harward, az UIC Chicago és más nagy intézmények együttműködésében megjelent a Nature Medicine című cikk, amely az embrionális emberi őssejtekből származó kapszulázott béta-sejtek alkalmazását írja le. Ez alapvető megállapítás, mivel korlátlan számú sejt áll rendelkezésre, és megerősítette a kísérleti állatok cukorszintjének szabályozásának lehetőségét a polimer mikrokapszulákba történő kapszulázás után is.

A sertés hasnyálmirigyből izolált szigeteket több éven át tesztelték újabb sejtforrásként, és ez a stratégia klinikai vizsgálatok során is elfogadottá vált (a Diatranz Otsuka Ltd Diabecell terméke, http://www.dolglobal.com). Összességében úgy tűnik, hogy az inzulintermelő sejtek glükózkoncentráció alapján történő azonosítására irányuló munka jelentős előrelépést tett. Ismét hangsúlyozni kell, hogy az őssejtekből származó béta-sejtek cukorszintjének szabályozása az immunrendszer elleni védelmet igényel kapszulázással.

Immunvédelem mikrokapszulákban

Számos hasnyálmirigy-szigetet gömb alakú, 100 mikrométer és milliméter közötti mikrokapszulákba kapszuláznak. A polimer mikrokapszulák voltak az első olyan anyagok, amelyeket az átültetett szigetek immunvédelmére terveztek, és az érdeklődés ezek iránt ma is intenzív. Többek között ezt a Nature folyóiratban nemrégiben megjelent cikkek dokumentálják, mind a kémiailag módosított gélképző anyagok előállításának új szintetikus lehetőségei tekintetében, amelyek a beültetés után a kívánt biokompatibilitást mutatják, mind pedig a mikrokapszula geometriáját tekintve, ahol kísérleti bizonyítékokat nyertek, amelyek nagyobbak A mikrokapszulák nagyobb fokú biokompatibilitást biztosítanak.

A szükséges biokompatibilitás elérése, i. a mikrokapszula, mint a szövetekkel érintkező biomaterial tolerancia foka elsődleges kérdés, amelyre a jelenlegi kutatások összpontosítanak. Az elmúlt években kapszulázott szigetekkel végzett klinikai transzplantációkat végeztek I. típusú cukorbetegségben szenvedő cukorbetegeknél az olaszországi Perugia-i munkahelyeken (Prof. R. Calafiore 2006-ban és 2011-ben), Sydney-ben, Ausztráliában (Prof. B. Tuch 2009-ben)., Brüsszelben, Belgiumban (prof. D. Pipeleers 2013-ban) emberi szigetekkel és az új-zélandi Auckland-ben (Living Cell Technology Ltd, jelenleg Diatranz Otsuka Ltd, 2010-től Diabecellel) disznószigetekkel.

Ezek a klinikai vizsgálatok semmiképpen sem szabályozták a cukorszintet, és egyes esetekben csökkent hipoglikémiás állapotokat értek el. Összességében elmondható, hogy ezeket a klinikai vizsgálatokat biztonságosnak tekintik a beteg számára a transzplantáció szempontjából, de továbbra is kérdéses, hogy a kapszulázott szigetek miért nem biztosítottak cukorszabályozást. Jelenleg a kapszulázó anyag biokompatibilitása és fizikai-kémiai jellemzői mellett a kapszulázott szigetek túlélésének és működésének kérdéseit tesztelik. Fontos, hogy a szigetek kiváló minőségben legyenek izolálva, és a kapszulázás és az átültetés után elegendő oxigénellátással rendelkeznek a tápanyagok mellett, és megakadályozzák azok fokozatos funkcióvesztését és halálát, ami alacsony molekulasúlyú anyagok termelését eredményezi a szigetekből. amelyek stimulálják az immunválaszt.

A hasnyálmirigy-szigetek immunvédelme a makrokapszulákban

További ismert, jelenleg klinikailag tesztelt polimer makrokapszulák, különösen az Encaptra® by Viacyte (www.viacyte.com) és a Sernova's Cell Pouch System (www.sernova.com). Anyagok, beültetési módszer és alkalmazott sejtforrás tekintetében különböznek egymástól. 2015-ben a miami Diabetes Research Center klinikailag tesztelte a BioHub elvét, amely biológiailag lebomló természetes anyagokat használt a szigetek befogására a páciens omentumán (http://www.diabetesresearch.org/biohub). A jövőben a makrokapszulák mikrokapszulázással vagy nanokapszulázással történő kombinációját (vagyis az egyes szigetek polimer membránnal történő bevonását) tekintik a makrokapszulákba zárt szigetek jobb immunvédelmének elérése érdekében.

A SAS Polimerek Intézetének álláspontja

A Szlovák Tudományos Akadémia Polimerek Intézetének Biomateriális Fejlesztési Tanszékének tudományos csoportja fontos szerepet tölt be a hasnyálmirigy-szigetecske beágyazásának világában, köszönhetően a polimer kémia szakértelmének, amelynek középpontjában a polimer mikrokapszulák fejlesztése és a hasnyálmirigy-sziget folyamata áll. Egységbezárás. Mint a Chicago Diabetes Project konzorcium tagja, amely körülbelül 10 évvel ezelőtt alakult Prof. J. Oberholzer, az UIC Chicagótól és elve alapján a jelenlegi JDRF-es kapszulázási konzorcium elődje volt, ígéretes eredményeket értünk el az intézetünkben előállított majmokkal és mikrokapszulákkal. A JDRF Encapsulation Consortium megalakulását követően benyújtottunk egy projektet, amely bemutatta ebben a preklinikai modellben a majom hasnyálmirigyből izolált szigetek immunvédelmére szolgáló ezen preklinikai modell anyagának biokompatibilitását, amely modell a kapszulázott emberi szigetekre emberbe ültetve.

Sikerült megszereznünk ezt a projektet és a fő tevékenységeket az UIC Chicago, a SAS Polymers Institute és az NTNU Trondheim között a JDRF-es kapszulázási konzorciumban. Az első majmokba történő transzplantáció olyan eredményekhez vezetett, amelyek rámutattak a használt mikrokapszulák elégtelen stabilitására, a minőség javítása addig elkészített mikrokapszulák. Az elmúlt hónapokban a formulázási és kapszulázási folyamat optimalizálásán, a mikrokapszula-előállítás komplex folyamatának részletesebb megértésén, az elkészített mikrokapszulák szisztematikus jellemzésének számos módszertanán és a kapszulázási folyamat optimalizálásán dolgoztunk. A projekt ezen szakasza ismét megmutatta számunkra, hogy ez egy nagyon összetett tudományos probléma, amely ismeretek megszerzését és szisztematikus tudományos megközelítést igényel. Jelenleg közel állunk a főemlősökkel végzett kísérletek újrakezdéséhez. Az r. 2016 a kapszulázott transzplantált szigetek életképességét és funkcionalitását tervezzük bemutatni ebben a preklinikai modellben.

A JDRF Kapszulázási Konzorciumon belüli tevékenységünk része az, hogy szakértelmünket nyújtsuk a konzorcium többi tagjának a polimer anyagok, mikrokapszulák felhasználása és jellemzése, valamint a kapszulázási folyamat szempontjából. Ezek a tevékenységek a Szlovák Tudományos Akadémia Polimer Intézetének fontos álláspontjára mutatnak a cukorbetegség kapszulázott szigetekkel történő kezelésének témájában.

A Szlovák Tudományos Akadémia Polimer Intézete a Szlovák Tudományos Akadémia kapszulázási konzorciumában való részvételével és a világ fontos munkahelyeivel folytatott hosszú távú kommunikációban egyfajta híd szerepét tölti be Szlovákia és a jelenlegi világ között. trendek ezen a területen. A globális ismeretek és az összes szükséges szakértelem felhasználása előfeltétele az aktuális kérdések megoldásának és a sikeres klinikai vizsgálatokra való áttérésnek, amelyek cukorszabályozást eredményeznek a kapszulázott szigetekkel rendelkező cukorbetegeknél.