7 дек 2023 109

Подкожный имплантат может лечить сахарный диабет I типа

Исследователи создали нитевидное устройство, которое можно имплантировать под кожу, чтобы секретировать инсулин через островковые клетки, получая питательные вещества и кислород из кровеносных сосудов.

Совместная работа ученых из Корнеллского университета и университета Альберты, Эдмонтон, привела к созданию новой техники лечения сахарного диабета I типа: имплантация устройства в карман под кожей, которое может выделять инсулин, обходя иммунодепрессию, которая обычно затрудняет контроль над этим заболеванием.

Такой подход предлагает простую, долгосрочную и менее инвазивную альтернативу инъекциям инсулина или традиционным пересадкам, требующим иммунодепрессии.

Группа опубликовала статью «Воспаление-индуцированное новообразование подкожной ткани для долгосрочного выживания инкапсулированных островков без иммунодепрессии» в Nature Biomedical Engineering. Соавторами являются бывший последокторант Лонг Хай Ван и Браулио А. Марфил-Гарса из университета Альберты, Эдмонтон.

При сахарном диабете I типа иммунная система организма выходит из-под контроля и разрушает инсулинопроизводящие островки поджелудочной железы, тем самым лишая организм способа доставить глюкозу, то есть сахар, в мышцы и ткани для производства энергии. Стандартное лечение этого заболевания — инсулинотерапия в виде ежедневных инъекций или использования инсулиновых насосов.

На протяжении последних десяти лет Минглин Ма, профессор биологического и экологического инженерного факультетов в колледже сельского хозяйства и науки о жизни (CALS), пытался разработать лучший способ контроля над этим заболеванием.

За все годы я получаю много писем и просьб от родителей и пациентов, где говорится: «Эй, у моего ребенка сахарный диабет I типа, вы можете нам помочь?» Это очень серьезное заболевание, и у многих детей оно есть. Поэтому мы очень серьезно относимся к тому, чтобы превратить это в что-то клинически применимое, что-то, что будет иметь настоящий эффект

— Минглин Ма.

В 2017 году профессор Ма представил съемную полимерную нить, содержащую тысячи островковых клеток, защищенных тонким гидрогелевым покрытием. Их можно было имплантировать в живот пациента. Устройство, получившее название TRAFFIC (Thread-Reinforced Alginate Fiber For Islets enCapsulation), получило структуру маленькой микропористой клетки. Островки могли выделять инсулин в ответ на повышение уровня сахара в крови, получая при этом постоянное поступление питательных веществ и кислорода для поддержания здоровья.

Лаборатория Ма создала более прочную версию этого устройства в 2021 году, которая была успешна в контроле уровня сахара в крови у диабетических мышей в течение шести месяцев. Эти проекты привлекли внимание Джеймса Шапиро из университета Альберты, Эдмонтон — настоящего лидера в трансплантации островков, по словам Ма, и он предложил возможность сотрудничества. Шапиро разработал метод внедрения островков в каналы, находящиеся прямо под кожей, а затем применение иммунодепрессии для их защиты.

Меня заинтриговали достоинства подхода Ма, который избегает необходимости иммунодепрессии, и я задался вопросом, не могли бы мы объединить наши две инновационные стратегии для улучшения выживаемости клеток. И, действительно, это сработало

— Джеймс Шапиро.

Результатом совместной работы стала новая система под названием SHEATH (Subcutaneous Host-Enabled Alginate THread).

Установка проходит в два этапа. Сначала серия нейлоновых катетеров вводится под кожу и остаются там на четыре-шесть недель, достаточно долго для формирования кровеносных сосудов вокруг катетеров. После удаления катетеров устройства, длиной около 10 сантиметров, вводятся в карман, который создали катетеры, и окружающая васкулярная система остается нетронутой.

Этот канал прекрасно подходит для нашего устройства. Шапиро использовал аналогию, что это похоже на руку в перчатке. И помещение чего-то под кожу намного проще, менее инвазивно, чем в живот. Это может быть выполнено в режиме амбулатории, поэтому вам не нужно оставаться в больнице. Это может быть сделано под местным наркозом

— Минглин Ма.