Vědci vyvinuli novou metodu podávání léků pomocí mikrogelu, která by mohla prodloužit účinnost transplantací ostrůvků pankreatu - z několika let na celou dobu života příjemce.
Transplantace ostrůvků pankreatu, které obnovují produkci inzulínu k léčbě diabetu 1. typu , vydrží v průměru tři roky.
Na základě poučení ze strategie léčby rakoviny založené na nedávném objevu, který získal Nobelovu cenu, vědci z Georgia Institute of Technology a University of Missouri vyvinuli novou metodu podávání léků pomocí mikrogelu, která by mohla zvýšit účinnost transplantací ostrůvků pankreatu - z několika let případně na celou dobu života příjemce.
Laboratoře profesorů Andrése Garcíi z Georgia Tech a Havala Shirwana z University v Missouri vyvinuli v rámci multidisciplinárních týmů pomocí zvířecího modelu nový mikrogel z biomateriálu, který by mohl dodávat bezpečnější, menší a nákladově efektivnější dávky proteinu potlačující imunitu, který by mohl vést k lepšímu dlouhodobému přijetí transplantací ostrůvků v těle.
Studie byla zveřejněna 28. srpna 2020 v časopise Science Advances. Výzkum vedla Maria Coronel, postdoktorandka v laboratoři García, předsedkyně Parker H. Petit a výkonná ředitelka Petitova institutu pro bioinženýrství a biologickou vědu. García je také prof. na Vysoké škole strojního inženýrství George W. Woodruffa.
V roce 2018 byla udělena Nobelova cena za medicínu za objev, jak rakovinné buňky vysílají molekulární signály k potlačení imunitní odpovědi, a tak se tyto rakovinné buňky skrývají a chrání před imunitním systémem těla. Vědci brzy vyvinuli léčebné metody, které signalizují a „zapnou“ imunitní systém (například T buňky), aby byla znovu rozpoznána napadající rakovina, což umožňuje vlastnímu imunitnímu systému pacienta účinněji eliminovat jeho rakovinné buňky.
„Práce, kterou děláme, spočívá v převzetí části z tohoto objevu a použití imunoterapie v opačném smyslu, než jaký používá léčba rakoviny, ke kontrole a „vypnutí“ imunitní odpovědi k transplantaci štěpu,“ řekl Coronel. „Když absolvujete transplantaci, jako je transplantace ostrůvků nebo transplantace orgánů, i když je shodná, budete mít imunitní odpověď na tento štěp a váš imunitní systém ji rozpozná jako nesamostatnou a pokusí se transplantovaný orgán odmítnout a zaútočit. “
Po transplantaci ostrůvků se v tradiční pooperační léčbě používají systémové léky potlačující imunitu, které působí na celé tělo a mohou být toxické - vytvářejí četné nevítané vedlejší účinky, jejichž závažnost často omezuje počet kandidátů na transplantaci ostrůvků a dalších orgánů.
„Jedinečným aspektem naší metody je, že jsme výrazně snížili potřebnou dávku, což významně sníží nebo eliminuje vedlejší účinky, které jsou v současné době způsobeny současnou systémovou léčbou,“ uvedl Coronel.
Výzkumný tým vyvinul novou metodu „imunitní akceptace“, která se vkládá do ostrůvků v době transplantace upravený biomateriál - v tomto případě mikrogel. Mikrogely, které připomínají shluky rybích vajec mikroskopické velikosti, uchovávaly a dodávaly protein (SA-PD-L1) do konkrétní transplantační oblasti, která úspěšně signalizovala imunitnímu systému, aby zadržoval imunitní odpověď, a chránil tak transplantovaný ostrůvkový štěp. Tento lokálně dodávaný molekulární signál pomocí SA-PD-L1 byl navržen tak, aby tiše potlačil jakoukoli imunitní odpověď a byl účinný až 100 dní bez dalšího systémového zásahu potlačujícího imunitu.
„Chtěli jsme použít PD-L1 k prevenci odmítnutí alogenního ostrůvkového štěpu simulací způsobu, jakým nádorové buňky používají tuto molekulu k úniku imunitního systému, ale aniž bychom se uchýlili ke genové terapii,“ řekl Shirwan, profesor dětského zdraví a molekulární mikrobiologie a imunologie na Lékařské fakultě University of Missouri.
K dosažení tohoto cíle Shirwan spolupracoval s Esmou Yolcu, profesorkou zdraví dětí, také na Lékařské fakultě University of Missouri. Oba dříve pracovali na University of Louisville, kde generovali SA-PD-L1, novou formu molekuly, kterou lze pozičně zobrazit na povrchu ostrůvkových štěpů nebo mikrogelů pro dodání do místa štěpu.
„Mikrogely obsahující SA-PD-L1 představují důležitý technologický vývoj, který má potenciál nejen pro léčbu diabetu 1. typu, ale také pro další autoimunitní onemocnění a různé typy transplantací,“ uvedl Shirwan.
Kromě výroby tohoto specifického biomateriálového mikrogelu tým testoval jeho životnost a možnosti uvolňování dávky. Rovněž zkoumali jeho dlouhodobější účinky jak na štěp, tak na imunitní odpověď a funkci příjemce - hodnotili jeho dlouhodobý potenciál biokompatibility.
„Jedním z hlavních cílů v oblasti diabetu za poslední dvě desetiletí bylo umožnit imunitní přijetí štěpů a vyhnout se toxickým lékům používaným k vyvolání potlačení imunity, které ovlivňují celé tělo,“ řekl García.
„Obecně lze říci, že transplantace orgánů je velmi úspěšná při řešení řady chronických stavů. Jedná se o velmi vzrušující výsledky jako důkaz principu, který demonstruje tento vytvořený biomateriál a postup může poskytnout platformovou technologii, která je použitelná v jiných transplantačních podmínkách a může zvětšit skupinu kandidátů, kteří mohou bezpečně přijímat transplantace. “