חוקרי קורנל פיתחו מערכת שתלים שיכולה לטפל בסוכרת מסוג 1 על ידי אספקת חמצן נוסף לתאים המפרישים אינסולין ארוזים בצפיפות, ללא צורך בדיכוי חיסוני. המערכת עשויה גם לספק טיפול ארוך טווח למגוון מחלות כרוניות.
הממצאים פורסמו ב- 11 באוגוסט בתקשורת Nature. המחברים הראשונים היו לשעבר החוקרת הפוסט-דוקטורט טונג פאם ומועמדת הדוקטורט לורה (פונג) טראן.
הטכנולוגיה בונה מכשירי Encapsulation קודמים הניתנים להשתלה שפותחו במעבדה של מינגלין MA, פרופסור להנדסה ביולוגית וסביבתית במכללה לחקלאות ומדעי החיים (CALS) והסופר הבכיר של העיתון.
MA בחנה מגוון דרכים להתייחס לסוכרת מסוג 1, בהן מערכת החיסון של הגוף הופכת לעוינת והורסת אשכולות תאי לבלב מייצרים אינסולין, המכונה איים. ללא אינסולין, לגוף אין דרך לספק גלוקוז – סוכר – לתאי שרירים ורקמות כדי לייצר אנרגיה. אנשים עם סוכרת מסוג 1 בדרך כלל מנהלים את המחלה באמצעות זריקות אינסולין יומיות או משאבות אינסולין, אך אפילו עם טיפול זה, החולים עדיין סובלים מהשפעות הרסניות של המחלה.
המכשירים הקודמים המושתלים של MA הוכיחו כיעילים בשליטה על סוכר בדם בעכברים סוכרתיים, אך הם יכולים להימשך כל כך הרבה זמן.
אחד האתגרים העיקריים הוא שהשתל עצמו נפטר לעתים קרובות בגלל היעדר החמצן לאחר ההשתלה. במעבדה שלנו היו להם הצלחה בעכברים זה חי יותר שנה– והם שלטו בסוכרת בצורה יעילה מאוד עם כמה כמוסות קטנות ללא יצירת חמצן. עם זאת, כאשר אנו מתרחשים, אנו זקוקים ליותר תאים, אנו זקוקים לצפיפות רבה יותר, במיוחד. אנו זקוקים למינון גבוה יותר. אם אנו משתלים מבלי לייצר חמצן, התאים מתים לעתים קרובות תוך שבועיים. "
לורה (פונג) טראן, מועמד לדוקטורט
הצוות של MA פיתח את המערכת החדשה בשיתוף פעולה עם חוקרים אלקטרוכימיים מג'ינר בע"מ, כולל מחברת משותפת לינדה טמפלמן, Ph.D. 93 '.
מרכיבי המפתח במערכת הם כמוסה גלילית עם חתך רוחב בצורת טבעת המכיל תאים המפוצצים אינסולין המושתלים, ומחולל חמצן אלקטרוכימי שהוא בערך גודל של דימה ונשלף. ממברנה ננו -פיברוסית מחוץ לקפסולה מגנה על התאים ממערכת החיסון של הגוף המארח; קרום חדיר בליבת הקפסולה מאפשר לאספקה מרכזית של חמצן להגיע לטבעת התאים.
"עלינו לעמוד בשתי דרישות," אמר טראן. "הראשון הוא הגנה חיסונית. ושנית, אתה צריך לשמור על העברת המונים, כמו הגלוקוז וחומרים מזינים ומולקולות אחרות שיכולות להיכנס פנימה והחוצה."
החוקרים בדקו את המערכת במודלים של עכברים במודלים של עכברים במודלים של עכברים.
"זו הוכחת המושג. באמת הוכחנו שחמצון חשוב, וחמצון יתמוך בכמוסות בעלות צפיפות תאים גבוהה", אמר טמפלמן. "הקפסולות מגנות חיסוניות ונמשכות זמן רב מבלי שיש לך סוג של עכבה של הממברנה. הגוף לעולם לא אוהב כשאתה מכניס חומר זר. אז זה ההנדסה במעבדת MA, לחפש חומרים וציפויים לחומרים מגנים חיסוניים, אך גם לא מעוררים תגובה עודפת מהגוף בגלל החומר."
המערכת החדשה תאפשר מספר גדול בהרבה של 2 מיליון האנשים הסובלים מסוכרת מסוג 1 בארצות הברית כעת יש השתלת אי או טיפול בתאים מבלי לדרוש דיכוי חיסוני, שנחשב למסוכן מדי לשימוש שגרתי. כמו כן, המערכת החדשה יכולה לספק בקרת סוכר הדוקה בהרבה, לרפא ביעילות את המחלה ולאפשר לאדם לאכול, לשתות ולהתעמל כמו כולם.
השלב הבא יהיה להשתיל את המערכת במודל חזיר, וגם לבדוק אותה עם תאי גזע אנושיים. החוקרים מעוניינים בסופו של דבר לנסות להשתמש במערכת לצורך השתלת סוגי תאים שונים אצל בני אדם לטיפול ארוך טווח במחלות כרוניות, לפי טמפלמן, המנכ"לית של Persista Bio Inc., סטארט-אפ חדש שהקימה עם MA ופלנדריה המורשת טכנולוגיות אלה.
"אנו רואים עידן בו אנשים יקבלו שתלים עם תאים אלוגניים מבני אדם אחרים, מקווי תאי גזע, ומשתמשים בהם לטווח ארוך כדי לטפל בדברים שגופך חסר", אמר טמפלמן. "כאן אנו חסרים אינסולין. בבקרת כאבים, אולי אתה זקוק ליותר אנדורפינים או מולקולה אחרת. בטיפול החלפת אנזים אתה זקוק לאנזימים נוספים. אנו מעוניינים בדברים כמו מחלות אוטואימוניות אחרות בהן יש דלקת שהיא מחוץ לשליטה.
"אז אולי אתה יכול להכניס מולקולה קטנה זו שתטפל בדלקת, ואז מישהו, כמו חולה זאבת, לא יצטרך לקחת תרופה דרך הפה. הם יכולים פשוט להיות שתל ברמה נמוכה המספק כמות נמוכה ממנה."
מחברים משותפים כוללים פלנדריה; כריסטופר פיקסירילו '24 ואלן לי '23; וסיימון סטון מג'ינר בע"מ.
המחקר נתמך, בחלקו, על ידי המכונים הלאומיים לבריאות, קרן הרטוול, פריצת דרך T1D ונובו נורדיסק.
