Μια πολλά υποσχόμενη προσέγγιση για τη θεραπεία του διαβήτη Τύπου 1 είναι η εμφύτευση παγκρεατικών νησιδίων που μπορούν να παράγουν ινσουλίνη όταν χρειάζεται, απαλλάσσοντας τους ασθενείς από τα συχνά τρυπήματα. Ωστόσο, ένα σημαντικό εμπόδιο σε αυτή την προσέγγιση είναι ότι μόλις τα κύτταρα εμφυτευθούν, κάποια στιγμή ξεμένουν από οξυγόνο και σταματούν να παράγουν ινσουλίνη.
Για να ξεπεράσουν αυτό το εμπόδιο, οι μηχανικοί του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Μασαχουσέτης (MIT) σχεδίασαν μια νέα εμφυτεύσιμη συσκευή που όχι μόνο φέρει εκατοντάδες χιλιάδες παγκρεατικές νησίδες που παράγουν ινσουλίνη, αλλά έχει επίσης τη δικό της μίνι εργοστάσιο, το οποίο παράγει οξυγόνο διασπώντας τους υδρατμούς που βρίσκονται στο σώμα.
Οι ερευνητές όταν εμφύτευσαν τη συσκευή σε διαβητικά ποντίκια, παρατήρησαν ότι διατήρησε σταθερά τα επίπεδα γλυκόζης στο αίμα τους για τουλάχιστον ένα μήνα. Τώρα ελπίζουν να δημιουργήσουν μια μεγαλύτερη έκδοση της συσκευής, περίπου στο μέγεθος μιας τσίχλας, για να τη δοκιμάσουν σε άτομα με διαβήτη τύπου 1.
«Φανταστείτε το εμφύτευμα ως μια ζωντανή ιατρική συσκευή που κατασκευάζεται από ανθρώπινα κύτταρα τα οποία εκκρίνουν ινσουλίνη, μαζί με ένα ηλεκτρονικό σύστημα υποστήριξης ζωής. Έχουμε ενθουσιαστεί με την μέχρι στιγμής πρόοδο και είμαστε πραγματικά αισιόδοξοι ότι αυτή η τεχνολογία θα μπορέσει τελικά να βοηθήσει τους ασθενείς», λέει ο Daniel Anderson, καθηγητής στο Τμήμα Χημικής Μηχανικής του MIT και ανώτερος συγγραφέας της μελέτης που δημοσιεύτηκε στα Proceedings of the National Academy of Sciences.
Credits: Felice Frankel
Τέρμα στις ενέσεις
Οι περισσότεροι ασθενείς με διαβήτη τύπου 1 πρέπει να παρακολουθούν προσεκτικά τα επίπεδα γλυκόζης στο αίμα τους και να κάνουν ένεση ινσουλίνης τουλάχιστον μία φορά την ημέρα. Ωστόσο, αυτή η διαδικασία δεν αναπαράγει τη φυσική ικανότητα του σώματος να ελέγχει τα επίπεδα γλυκόζης στο αίμα.
Μια εναλλακτική θα ήταν η μεταμόσχευση κυττάρων που παράγουν ινσουλίνη κάθε φορά που ανιχνεύουν αυξήσεις στα επίπεδα γλυκόζης στο αίμα του ασθενούς. Ορισμένοι ασθενείς με διαβήτη έχουν λάβει μεταμοσχευμένα κύτταρα παγκρεατικών νησίδων από νεκρά άτομα, τα οποία μπορούν να επιτύχουν μακροπρόθεσμο έλεγχο του διαβήτη. Ωστόσο, αυτοί οι ασθενείς πρέπει να λαμβάνουν ανοσοκατασταλτικά φάρμακα για να εμποδίσουν το σώμα τους να απορρίψει τα εμφυτευμένα κύτταρα. Πιο πρόσφατα, οι ερευνητές έδειξαν παρόμοια επιτυχία με παγκρεατικά κύτταρα που προέρχονται από βλαστοκύτταρα, αλλά οι ασθενείς που λαμβάνουν αυτά τα κύτταρα πρέπει επίσης να λαμβάνουν ανοσοκατασταλτικά φάρμακα.
Μια άλλη δυνατότητα, η οποία θα μπορούσε να αποτρέψει την ανάγκη για ανοσοκατασταλτικά φάρμακα, είναι να εγκλωβιστούν τα μεταμοσχευμένα κύτταρα σε μια εύκαμπτη συσκευή που τα προστατεύει από το ανοσοποιητικό σύστημα. Ωστόσο, η ανεύρεση μιας αξιόπιστης παροχής οξυγόνου για αυτά τα ενθυλακωμένα κύτταρα έχει αποδειχθεί δύσκολη.
Η ομάδα του MIT ακολούθησε μια διαφορετική προσέγγιση που θα μπορούσε ενδεχομένως να παράγει οξυγόνο επ' αόριστον, διασπώντας το νερό. Αυτό γίνεται χρησιμοποιώντας μια μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων - μια τεχνολογία που αρχικά αναπτύχθηκε για την παραγωγή υδρογόνου σε κυψέλες καυσίμου - που βρίσκεται μέσα στη συσκευή. Αυτή η μεμβράνη μπορεί να διασπάσει τους υδρατμούς (που βρίσκονται σε αφθονία στο σώμα) σε υδρογόνο, το οποίο διαχέεται ακίνδυνα και σε οξυγόνο, το οποίο πηγαίνει σε έναν θάλαμο αποθήκευσης που τροφοδοτεί τις παγκρεατικές νησίδες μέσω μιας λεπτής, διαπερατής από οξυγόνο μεμβράνης.
Ένα σημαντικό πλεονέκτημα αυτής της προσέγγισης είναι ότι δεν απαιτεί καλώδια ή μπαταρίες. Η διάσπαση των υδρατμών απαιτεί μια μικρή τάση (περίπου 2 βολτ), η οποία παράγεται χρησιμοποιώντας ένα φαινόμενο γνωστό ως συντονιστική επαγωγική σύζευξη. Ένα συντονισμένο μαγνητικό πηνίο που βρίσκεται έξω από το σώμα μεταδίδει ισχύ σε μια μικρή, εύκαμπτη κεραία μέσα στη συσκευή, επιτρέποντας την ασύρματη μεταφορά ενέργειας. Απαιτείται και ένα εξωτερικό πηνίο, το οποίο οι ερευνητές θεωρούν ότι θα μπορούσε να εφαρμοστεί ως έμπλαστρο στο δέρμα του ασθενούς.
Credits: Courtesy of Claudia Liu and Dr. Siddharth Krishnan, MIT/Boston Children’s Hospital
Φάρμακα κατά παραγγελία
Αφού κατασκεύασαν τη συσκευή τους, η οποία έχει μέγεθος περίπου ενός τετάρτου του δολαρίου ΗΠΑ, οι ερευνητές τη δοκίμασαν σε διαβητικά ποντίκια. Η μία ομάδα ποντικών έλαβε τη συσκευή με τη μεμβράνη που διασπά το νερό και παράγει οξυγόνο, ενώ η άλλη έλαβε μια συσκευή που περιείχε παγκρεατικές νησίδες χωρίς συμπληρωματικό οξυγόνο. Οι συσκευές εμφυτεύτηκαν ακριβώς κάτω από το δέρμα, σε ποντίκια με πλήρως λειτουργικό ανοσοποιητικό σύστημα.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα ποντίκια στα οποία εμφυτεύτηκε η συσκευή με την δυνατότητα παραγωγής οξυγόνου διατήρησαν φυσιολογικά επίπεδα γλυκόζης στο αίμα, συγκρίσιμα με υγιή ζώα. Αντίθετα, τα ποντίκια που έλαβαν τη συσκευή χωρίς οξυγόνωση έγιναν υπεργλυκαιμικά (με αυξημένο σάκχαρο στο αίμα) μέσα σε περίπου δύο εβδομάδες.
Συνήθως, όταν εμφυτεύεται οποιοδήποτε είδος ιατρικής συσκευής στο σώμα, η επίθεση από το ανοσοποιητικό σύστημα οδηγεί σε συσσώρευση ουλώδους ιστού γύρω από αυτήν που ονομάζεται ίνωση, η οποία μπορεί να επηρεάσει την αποτελεσματικότητα των συσκευών. Αυτό το είδος ουλώδους ιστού σχηματίστηκε γύρω από τα εμφυτεύματα που χρησιμοποιήθηκαν σε αυτή τη μελέτη, αλλά η επιτυχία της συσκευής στον έλεγχο των επιπέδων γλυκόζης στο αίμα υποδηλώνει ότι η ινσουλίνη ακόμα και έτσι μπορεί να διαχέεται.
Αυτή η προσέγγιση θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί και για άλλους τύπους θεραπευτικών πρωτεϊνών που πρέπει να χορηγούνται για μεγάλες χρονικές περιόδους. Πιο συγκεκριμένα η συσκευή θα μπορούσε επίσης να κρατήσει ζωντανά κύτταρα που παράγουν ερυθροποιητίνη, μια πρωτεΐνη που διεγείρει την παραγωγή ερυθρών αιμοσφαιρίων.
Οι ερευνητές σχεδιάζουν τώρα να προσαρμόσουν τη συσκευή για δοκιμές σε μεγαλύτερα ζώα και τελικά σε ανθρώπους. Για ανθρώπινη χρήση, ελπίζουν να αναπτύξουν ένα εμφύτευμα που θα έχει περίπου το μέγεθος μιας τσίχλας. Σκοπεύουν επίσης να δοκιμάσουν εάν η συσκευή μπορεί να παραμείνει στο σώμα για μεγαλύτερα χρονικά διαστήματα.
Πηγή: ΜΙΤ news
