Nova perspektiva u liječenju dijabetesa – ćelije koje proizvode insulin

Istraživači sa MIT-a razvili su uređaj koji se može ugraditi u tijelo, a sadrži ćelije sposobne da proizvode insulin i regulišu nivo šećera u krvi. Za vrijeme korišćenja uređaja nema potrebe za svakodnevnim injekcijama. Uređaj štiti ćelije od imunog sistema i obezbjeđuje im kiseonik, a u studijama na životinjama pokazao je funkcionalnost od najmanje tri mjeseca otvarajući put ka dugoročnoj kontroli dijabetesa tipa 1.

(Foto: Pixabay)

Istraživači sa Tehnološkog instituta u Masačusetsu poznatog kao MIT razvijaju implantabilni uređaj koji sadrži ćelije koje proizvode insulin. Ćelije mogu preživjeti u tijelu najmanje tri mjeseca proizvodeći dovoljno insulina da kontrolišu nivo šećera u krvi, pokazuje istraživanje. Uređaj obavija ćelije štiteći ih kako ih ne bi odbacio imuni sistem, a takođe nosi i generator kiseonika koji održava ćelije zdravim.

Ovaj uređaj, nadaju se istraživači, mogao bi da ponudi dugoročnu kontrolu dijabetesa tipa 1. U novoj studiji pokazali su da inkapsulirane pankreasne ostrvske ćelije mogu preživjeti u tijelu najmanje 90 dana. Kod miševa koji su dobili implantate, ćelije su ostale funkcionalne i proizvodile su dovoljno insulina da regulišu nivo šećera u krvi. Ostrvske ćelije su grupice endokrinih ćelija u pankreasu koje proizvode hormone ključne za regulaciju šećera u krvi. Ove ćelije su „centar kontrole“ metabolizma glukoze, a njihov poremećaj direktno dovodi do razvoja dijabetesa.

„Terapija ostrvskim ćelijama može postati novi tretman od ključnog značaja za pacijente. Međutim, trenutne metode zahtijevaju imunosupresiju odnosno slabljenje aktivnosti imunog sistema, što za neke ljude može biti veoma iscrpljujuće.“, kaže Danijel Anderson, profesor na Odeljenju za hemijsko inženjerstvo MIT-a i član Koh instituta za istraživanje raka i Instituta za medicinsko inženjerstvo i nauku. „Naš cilj je da pronađemo način da pacijenti imaju korist od terapije ćelijama, a da pritom ne suzbijamo njihov imuni sistem.“Anderson je glavni autor studije koja je sredinom maja objavljena u časopisu Device.

Insulin na zahtjev

Transplantacija ostrvskih ćelija već je uspješno korišćena za liječenje dijabetesa kod pacijenata. Te ćelije obično potiču iz ljudskih tkiva, iz tijela donora, ili se u novije vreme mogu generisati iz matičnih ćelija. U oba slučaja, pacijenti moraju uzimati imunosupresivne ljekove da bi se spriječilo da imuni sistem odbaci transplantovane ćelije.

Drugi način da se spriječi odbacivanje jeste inkapsulacija ćelija u zaštitni uređaj. Međutim, to donosi nove izazove jer obloga koja okružuje ćelije može spriječiti da one dobiju dovoljno kiseonika.U studiji iz 2023. godine, Anderson i njegove kolege predstavili su uređaj za inkapsulaciju ostrvskih ćelija koji takođe nosi generator kiseonika. Ovaj generator se sastoji od membrane za razmjenu protona koja može da razdvoji vodenu paru (koje u tijelu ima u izobilju) na vodonik i kiseonik. Vodonik se bezopasno raspršuje, dok kiseonik odlazi u komoru za skladištenje koja snabdijeva ostrvske ćelije kroz tanku membranu propustljivu za kiseonik.Otkrili su da ćelije inkapsulirane u ovom uređaju mogu proizvoditi insulin do mjesec dana nakon implantacije kod miševa.

„Mjesec dana je dobar vremenski okvir jer pokazuje osnovni dokaz koncepta. Ali sa stanovišta primjene, važno je pokazati da to može trajati znatno duže,“ kažu autori studije.U novoj studiji istraživači su produžili životni vijek uređaja tako što su ga učinili vodootpornijim i otpornijim na pucanje. Takođe su poboljšali elektroniku uređaja kako bi se isporučilo više energije generatoru kiseonika. Implantat se bežično napaja spoljašnjom antenom postavljenom na kožu, koja prenosi energiju do uređaja. Optimizacijom strujnih kola istraživači su uspjeli da povećaju količinu energije koja dolazi do sistema za generisanje kiseonika.Dodatna energija omogućila je uređaju da proizvodi više kiseonika pomažući inkapsuliranim ćelijama da prežive i funkcionišu efikasnije. Kao rezultat, ćelije su mogle da proizvode znatno više insulina tokom vremena.

 Fabrike proteina

U studijama na pacovima i miševima, istraživači su pokazali da novi uređaj može funkcionisati najmanje 90 dana nakon implantacije ispod kože. Tokom tog vremena donorske, ostrvske ćelije su proizvodile dovoljno insulina da održe nivo šećera u krvi životinja u zdravom rasponu.Istraživači su dobili slične rezultate sa ostrvskim ćelijama izvedenim iz matičnih ćelija koje bi jednog dana mogle obezbijediti neograničenu zalihu za svakog pacijenta kome su potrebne. Ove ostrvske ćelije nisu u potpunosti preokrenule dijabetes, ali su postigle određenu kontrolu nivoa šećera u krvi.

„Nadamo se da ćemo u budućnosti, ako damo ćelijama malo više vremena da postignu potrebnu zrelost, dobiti još više insulina za bolju regulaciju dijabetesa kod životinja.“, kažu naučnici.Istraživači sada planiraju da prouče da li uređaji mogu trajati još duže u tijelu — do dvije godine ili više.

„Dugoročno preživljavanje ostrvskih ćelija je važan cilj.“, kaže Anderson. „Izgleda da ćelije mogu preživjeti dugo ako se nađu u pravom okruženju. Uzbuđeni smo zbog trajanja koje smo već postigli i radićemo na tome da produžimo njihovu funkciju što je duže moguće.“ Istraživači takođe ispituju mogućnost korišćenja ovog modela za isporuku ćelija koje bi mogle proizvoditi druge korisne proteine, poput antitijela, enzima i slično.

„Vjerujemo da ove tehnologije mogu obezbijediti dugoročan način liječenja ljudskih bolesti tako što će se ljekovi praviti unutar tijela umjesto van njega.“, kaže Anderson. „Postoje mnoge terapije proteinima kod kojih pacijenti moraju primati duge infuzije. Mi mislimo da je moguće napraviti uređaj koji bi kontinuirano stvarao proteinske terapije na zahtjev, onda kada pacijentu zatrebaju.“