Tým vědců vedený specialisty na diabetes a biomedicínskými inženýry na Lékařské fakultě Washingtonské univerzity v St. Louis a Cornell University prokázal, že pomocí miniaturního zařízení mohou implantovat buňky vylučující inzulín do diabetických myší. Po implantaci buňky vylučují inzulín v reakci na hladinu cukru v krvi, čímž léčí cukrovku, aniž by vyžadovaly léky k potlačení imunitního systému.
„Můžeme vzít kůži nebo tukové buňky člověka, přeměnit je na kmenové buňky a poté tyto kmenové buňky pěstovat na buňky vylučující inzulín. Problém je v tom, že u lidí s diabetem 1. typu imunitní systém napadá tyto buňky vylučující inzulín a ničí je. Abychom tyto buňky dodali jako terapii, potřebujeme zařízení pro umístění buněk, které vylučují inzulín v reakci na hladinu cukru v krvi, a zároveň tyto buňky chráníme před imunitní odpovědí.“ Jeffrey R. Millman, PhD, spoluřešitel studie a docent medicíny, Washington University
V předchozím výzkumu Millman, také docent biomedicínského inženýrství, vyvinul a zdokonalil metodu pro výrobu indukovaných pluripotentních kmenových buněk a poté tyto kmenové buňky přeměnil na beta buňky vylučující inzulín. Millman dříve používal tyto beta buňky k zvrácení cukrovky u myší, ale nebylo jasné, jak by mohly být buňky vylučující inzulín bezpečně implantovány lidem s diabetem.
„Zařízení, které má přibližně šířku několika pramenů vlasů, je mikroporézní (s otvory příliš malými na to, aby do nich mohly vniknout jiné buňky) takže buňky vylučující inzulín nemohou být následně imunitními buňkami zničeny.“ řekl Millman. „Jedním z úkolů je chránit buňky uvnitř implantátu, aniž by „hladověly“. K tomu, aby beta buňky zůstaly naživu a mohly uvolňovat inzulín v reakci na hladinu cukru v krvi potřebují živiny a kyslík z krve. “
Millmanova laboratoř spolupracovala s výzkumnými pracovníky v laboratoři Minglin Ma, PhD, docenta biomedicínského inženýrství v Cornellu. Ma pracuje na vývoji biomateriálů, které mohou pomoci bezpečně implantovat beta buňky do zvířat a případně lidí s diabetem 1. typu.
V posledních letech bylo vyzkoušeno několik implantátů s různou úrovní úspěšnosti. Pro tuto studii vyvinul Ma, spoluřešitel této studie, a jeho kolegové to, co nazývají zařízení pro zapouzdření buněk integrovaných do nanovláken (NICE). Naplnili implantáty beta buňkami vylučujícími inzulín, které byly vyrobeny z kmenových buněk a poté implantovali zařízení do břicha myší s cukrovkou.
„Kombinované strukturní, mechanické a chemické vlastnosti zařízení, které jsme použili zabraňovaly ostatním buňkám v myších úplně izolovat implantát a v podstatě jej udusit a učinit ho neúčinným.“ uvedl Ma. „Implantáty volně plavaly uvnitř zvířat a když jsme je zhruba po šesti měsících odstranili, buňky produkující inzulín uvnitř implantátů stále fungovaly. A co je důležité, je to velmi robustní a bezpečné zařízení.“
Buňky v implantátech pokračovaly ve vylučování inzulínu a kontrole hladiny cukru v krvi u myší po dobu až 200 dnů. A tyto buňky nadále fungovaly navzdory skutečnosti, že myši neužívaly imunosupresiva.
„Užívání imunosupresiv je nevhodné, protože ty způsobí, že je pacient zranitelný vůči infekcím,“ řekl Millman. „Zařízení, které jsme použili v těchto experimentech, chránilo implantované buňky před imunitním systémem myší a věříme, že podobná zařízení mohou fungovat stejným způsobem u lidí s diabetem, kteří jsou závislí na inzulínu.“
Millman a Ma zatím neví, jak dlouho bude trvat, než bude takováto léčba klinicky využita. Plánují ale pokračovat v práci na dosažení tohoto cíle.
Zdroj
Zdroj obrázku: Adobe Stock
Washingtonská univerzita v St. Louis