Kapsułki z wyspami trzustkowymi dla cukrzyków

[KopalniaWiedzy.pl 314]

Międzynarodowy zespół opracował nowy sposób konserwacji, dostarczania i ochrony wysp trzustkowych w organizmie biorcy. Dzięki urządzeniu mikroprzepływowemu są one enkapsulowane w hydrożelu kwasu alginowego (kwas ten jest składnikiem ścian komórkowych wielu alg i trawy morskiej).

Przeszczep wysp trzustkowych to skuteczna metoda leczenia, które może znacznie zmniejszyć dawkę lub w ogóle wyeliminować konieczność iniekcji z insuliny u pacjentów z cukrzycą typu 1. Komórki wytwarzające hormon są wstrzykiwane do wątroby. Po okresie adaptacyjnym zaczynają wytwarzać insulinę.

Mimo że z biegiem lat znacznie ulepszono procedurę transplantacyjną, dużym wyzwaniem pozostały pobieranie, utrwalanie i transport komórek beta wysp trzustkowych. Japońsko-amerykańsko-chiński zespół poczynił jednak spore postępy w tym zakresie.

Przeszczep wysp nie wymaga poważnej operacji i często jest wykonywany w znieczuleniu miejscowym. Ponadto jest tańszy i bezpieczniejszy od transplantacji całej trzustki. Do konserwacji i transportu wysp wykorzystuje się krioprezerwację. Niestety, nie jest to do końca bezpieczne. Komórki dobrze sobie radzą z temperaturami poniżej −190°C, ale w czasie schładzania (w temperaturach od -15 do -60°C) woda wydostaje się z komórek i w przestrzeni międzykomórkowej tworzy się lód, który może mechanicznie uszkodzić ściany. To samo zjawisko stwarza też problemy w czasie odmrażania.

Zespół prof. Amy Shen z Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST) opracował metodę krioprezerwacji, która nie tylko zabezpiecza komórki wysp trzustkowych przed uszkodzeniem przez lód, ale i ułatwia ocenę ich żywotności w czasie rzeczywistym. Co istotne, metoda zmniejsza ryzyko odrzucenia przeszczepu, ograniczając wykorzystanie immunosupresantów.

W hydrożelu nowych kapsułek występuje sieć porów oraz spora ilość nieulegającej wymrożeniu związanej wody (ang. non-freezable bound water). Ważne jest to, że woda nieulegająca wymrożeniu nie krystalizuje w temperaturach poniżej 0°C (nawet do ok. -100°C). Chroni to komórki przed uszkodzeniem i zmniejsza potrzebę stosowania krioprotektantów, które w wyższych stężeniach bywają toksyczne.

Zespół zaproponował także, by w kapsułkach wykorzystać tlenoczuły barwnik fluorescencyjny. Porowata struktura kapsułek nie hamuje dopływu tlenu do komórek, a barwnik działa jak funkcjonujący w czasie rzeczywistym czujnik dla poszczególnych wysp czy ich populacji. Fluorescencja wskazuje, czy komórki zużywają O₂ (są żywe).

Ryzyko odrzucenia wysp spada właśnie w wyniku enkapsulacji. Drobne cząsteczki, np. składniki odżywcze czy wydzieliny wysp, przenikają przez błonę, ale kapsułka blokuje bezpośredni kontakt implantowanych wysp i komórek gospodarza. Enkapsulacja nie dopuszcza też do tego, by reakcja autoimmunologiczna, która zniszczyła własne komórki beta biorcy, objęła przeszczep.

« powrót do artykułu