Реально ли для диабетиков будущее без ежедневного введения инсулина?

При сахарном диабете І типа инсулин-продуцирующие кластеры клеток поджелудочной железы (островки Лангерганса) разрушаются иммунной системой организма.

Чтобы компенсировать этот патологический процесс, ученые разработали метод имплантации больному сотен тысяч бета-клеток. Они защищены тонким гидрогелевым покрытием и, что более важно, прикрепляются к полимерной нити, благодаря чему могут быть легко удалены или заменены по мере «изнашивания». Результаты исследования опубликованы в журнале «Proceedings of the National Academy of Sciences».

Трансплантация стволовых клеток, из которых затем образуются бета-клетки, продуцирующие инсулин, является альтернативой терапии инсулином, но для этого требуется долгосрочное введение иммуносупрессивных лекарственных средств.

Один хорошо изученный подход, позволяющий избежать реакции иммунной системы на трансплантат, состоит в том, чтобы покрывать и защищать имплантируемые клетки крошечными капсулами гидрогеля (диаметр — несколько сотен микрон).

Однако эти имплантируемые капсулы сложно удалять по мере истечения их «срока службы», поскольку они не связаны друг с другом, и их сотни тысяч.

Способность удалять трансплантат является крайне важной из-за потенциала развития опухолей при имплантации стволовых клеток, из которых впоследствии развиваются бета-клетки. Когда бета-клетки перестают эффективно продуцировать инсулин, их необходимо удалять, и ранее это представляло собой проблему. 

Вдохновившись тем, как капли воды образуют бусинки на паутине, исследовательская группа сначала попыталась соединить капсулы гидрогеля, содержащие бета-клетки, в цепочку, однако затем поняла, что было бы лучше разместить слой гидрогеля равномерно вокруг сформированной цепочки клеток.

Эта цепочка представляет собой нанопористую полимерную нить из ионизированного кальция, на которую помещаются бета-клетки, равномерно покрытые альгинатным гидрогелем, который прилипает к нити подобно тому, как капли росы прикрепляются к паутине.

Альгинат — это экстракт морских водорослей, который обычно используется при инкапсулированной трансплантации клеток.

Эту нить ученые назвали TRAFFIC (Thread-Reinforced Alginate Fiber For Islets enCapsulation).

Для имплантации нити длиной чуть более 180 см в брюшную полость пациента необходимо провести минимально инвазивную лапароскопическую хирургическую операцию (2 разреза по 0,64 см). Текущие расчеты продолжительности функционирования такой нити в организме пациента составляют от 6 до 24 мес, хотя необходимы дополнительные исследования в этой области.

В рамках эксперимента на животных (мыши) после имплантации в их организм нити TRAFFIC длиной в 2,54 см уровень глюкозы в их крови возвращался к нормальному показателю уже через два дня после операции и оставался таким в течение как минимум 3 мес, пока эксперимент не закончился.

В другом эксперименте на животных ученые успешно имплантировали образцы нитей длиной 25,4 см собакам, а затем удалили их с помощью лапароскопической операции. При этом у животных отмечали либо отсутствие адгезии, либо минимальную адгезию имплантируемой нити к окружающей ткани при удалении.