Diabetes-Durchbruch: Einkapselte Pankreaszellen könnten Injektionen beenden

Durchbruch Diabetes-Behandlung (Dezember 2018).

Anonim

Neue Forschungen zeigen, dass implantierte humane Pankreaszellen durch die Einkapselung in ein neues Biomaterial dem Angriff des Immunsystems in Mäusen für bis zu 6 Monate widerstehen können, während sie gleichzeitig in der Lage sind, hohen Blutzucker zu messen und als Reaktion Insulin zu produzieren.

Die Forscher verkapselten die insulinproduzierenden Zellen in einem neuen Biomaterial, das aus Alginaten stammt, die aus Braunalgen isoliert wurden und sich dem Angriff des Immunsystems entziehen.
Bildnachweis: Arturo J Vegas et al.

Die Errungenschaft - die den Tag näher bringt, an dem Typ-1-Diabetes-Patienten keine tägliche Insulininjektion mehr benötigen - ist durch die Veröffentlichung von zwei Papieren gekennzeichnet: eines in Nature Medicine, das die Tests an Mäusen abdeckt und eines in Nature Biotechnology, das die Entwicklung abdeckt des Biomaterials.

Die Ergebnisse sind Teil laufender Studien zur Entwicklung einer verkapselten Inselzell-Therapie zur Behandlung von Typ-1-Diabetes.

Typ-1-Diabetes tritt auf, wenn das Immunsystem die Inselzellen in der Bauchspeicheldrüse angreift und dadurch ihre Fähigkeit zur Insulinbildung zerstört, das Hormon, mit dem der Körper Glukose oder Blutzucker reguliert.

Patienten mit Typ-1-Diabetes müssen ihren Glukosespiegel mehrmals am Tag messen und sich mit Insulin injizieren, um zu verhindern, dass es zu hoch wird.

Abgesehen von den Unannehmlichkeiten und Einschränkungen des täglichen Lebens, die durch regelmäßige Insulininjektionen auferlegt werden, ist eine genaue Kontrolle der Glukose im Blut schwierig zu erreichen, und es besteht ein erhöhtes Risiko für langfristige medizinische Probleme.

Forscher arbeiten an Möglichkeiten, die Behandlung von Typ-1-Diabetes zu verbessern. Eine davon ist, die zerstörten Inselzellen in der Bauchspeicheldrüse durch gesunde Zellen zu ersetzen, die das Glukosemonitoring und die Insulinfreisetzung wiederherstellen können.

Während dies bereits bei Hunderten von Patienten versucht wurde, ist der Erfolg durch die Tatsache begrenzt, dass sie lebenslang immunsuppressiv wirken müssen, weil ihr Immunsystem die implantierten Zellen immer noch als Feinde sieht und sie angreift.

Herausforderung, Biomaterial zu finden, das dem Immunsystem ausweicht

In den neuen Arbeiten legen Forscher - vom Massachusetts Institute of Technology und der Harvard University in Cambridge, Massachusetts sowie vom Boston Children's Hospital und anderen Zentren - nahe, dass die Einkapselung der Inselzellen in einem neuen Biomaterial den Immunangriff überwinden könnte Problem.

Eine Technologie zur Herstellung menschlicher Inselzellen in großer Zahl aus Stammzellen wurde vom Harvard-Professor Douglas Melton, einem Autor des Nature Medicine- Papiers, entwickelt.

Das neue Biomaterial ist ein Derivat von Alginat, einem ursprünglich aus Braunalgen isolierten Material.

Forscher haben herausgefunden, dass es möglich ist, Alginatgele zu verwenden, um Zellen einzukapseln, ohne sie zu schädigen. Es ist auch möglich, die Gele dazu zu bringen, dass sich Moleküle wie Zucker und Proteine ​​durch sie bewegen können, so dass die eingekapselten Zellen biologische Veränderungen erkennen und darauf reagieren können.

In Tests, bei denen Gelkapseln in Primaten und Menschen implantiert wurden, fanden Forscher jedoch heraus, dass die Kapseloberflächen schließlich mit Narbengewebe bedeckt werden, was den Durchgang von Molekülen und die Wirksamkeit von eingekapselten Vorrichtungen behindert.

In dem Nature Biotechnology Paper beschreibt das Team, wie sie mit vielen verschiedenen Alginat-Versionen experimentiert haben, wie der erste Autor Arturo Vegas, ehemals MIT und Boston Children's Hospital und jetzt Assistant Professor an der Boston University, erklärt:

"Wir haben alle diese Derivate von Alginat hergestellt, indem wir verschiedene kleine Moleküle an die Polymerkette angehängt haben, in der Hoffnung, dass diese kleinen Molekülmodifikationen es irgendwie ermöglichen würden, die Erkennung durch das Immunsystem zu verhindern."

Einkapselnde Inselzellen hielten sie für 6 Monate in Betrieb

Nach dem Durchforsten von Hunderten von Alginat-Derivaten haben sich die Forscher Triazol-Thiomorpholin-Dioxid (TMTD) ausgesucht und es in diabetischen Mäusen mit einem starken Immunsystem getestet. Sie implantierten in TMTD eingekapselte menschliche Inselzellen in die Bauchhöhle der Tiere.

Die implantierten Zellen begannen sofort mit der Produktion von Insulin als Reaktion auf den Blutglucosespiegel und setzten dies für 174 Tage, den gesamten Zeitraum der Studie, fort.

Die Forscher testeten das neue Biomaterial - in Form von leeren Kapseln -, indem sie es in die Bauchhöhlen nicht-menschlicher Primaten implantierten. Die Kapseln hielten mindestens 6 Monate an, ohne Narbengewebe anzusammeln.

Als sie untersuchten, warum das neue Biomaterial so gut funktioniert, entdeckte das Team, dass die Anwesenheit des Triazolrings - bestehend aus zwei Kohlenstoffatomen und drei Stickstoffatomen - die Fähigkeit des Immunsystems beeinträchtigen könnte, das Material als fremd zu erkennen.

Sarah Johnson, britische Direktorin für Politik und Kommunikation bei JDRF, einer Wohltätigkeitsorganisation für Typ-1-Diabetes, die die Forschung teilfinanziert hat, sagt:

"Es ist wichtig, eine Studie dieser Länge zu sehen, die solch vielversprechende Ergebnisse liefert. Wenn diese Studie in Menschen repliziert werden kann, könnten wir eines Tages Menschen mit Typ-1-Diabetes aus einem Leben mit Insulinspritzen befreien."

Berichte dieser Arbeit folgen der Veröffentlichung einer anderen Studie, die Medical News Today vor kurzem in Erfahrung gebracht hat, wo Forscher Insulin produzierende Pankreaszellen aus menschlichen Hautzellen schufen. Die Studie zeigt auch signifikante Fortschritte bei der zellulären Reprogrammierung, die zu der Fähigkeit führen sollte, Trillionen der Zielzellen auf kontrollierte Weise herzustellen.