新的植入设备提供了自身供应氧气的胰岛细胞

显示胰岛和​​氧分子的例证。图像：克里斯汀·丹尼尔洛夫（Christine Daniloff）

自20世纪60年代以来，研究人员对通过移植胰岛细胞进行治疗1型糖尿病的可能性 - 当血糖浓度增加时，该胰腺细胞负责产生胰岛素的胰腺细胞。

然而，实施这种方法已经证明有挑战性。一个障碍物是，一旦胰岛移植，就会死，如果他们没有获得足够的氧气供应。现在，MIT的研究人员已经开发并测试了一个名为Beta-O2Technologies的公司，并测试了一种可植入的装置，可以通过每24小时可以补充的腔室提供自身供应氧气的胰岛细胞。

“让氧气对这些细胞来说是一个难题的问题，”化学工程系的麻省理工学院教授和该研究的高级作者“克拉克·科尔顿说。“这种方法的好处是：让胰岛活着来执行其功能，你不需要尽可能多的组织，并且减少植入物引起免疫反应的能力。”

大鼠这些植入物的测试表明，近90％的胰岛仍然可行，几个月，大多数大鼠在此时间内保持正常的血糖水平。

Beta-O2Technologies的yoav Evron是该研究的牵头作者，它出现在4月25日的4月25日问题上。

保护胰岛

当患者自己的免疫系统破坏胰腺的胰岛细胞时，会发生1型糖尿病，因此患者不能再产生胰岛素，这对于身体吸收血液中的糖是必要的。早期尝试通过移植来自尸体的胰岛患者进行治疗患者是不成功的，因为胰岛在移植后没有存活。

移植的胰岛失败的原因之一是它们被患者的免疫系统遭到攻击。为了保护移植的细胞，研究人员已经开始开发植入物，其中胰岛封装在诸如聚合物的材料中。然而，剩下的挑战是确保岛上的胰岛收到足够的氧气，冒号说。

在健康的胰腺中，所有胰岛细胞都与毛细管接触，允许它们在约100毫米汞（mm Hg）的氧分压下接受富含氧的血液。（部分压力是气体混合物内硝酸气体浓度的量度）。当医生先试图移植到糖尿病患者中时，许多细胞没有与毛细管直接接触，因此它们的氧气供应过低。

以前的Colton实验室的研究发现，胰岛的外表面需要暴露于至少50mm Hg的氧气以保持可行并通常产生胰岛素。通过一系列实验，MIT团队与Beta-O2Technologies的研究人员合作，确定了胰岛所需的设备的操作条件，以便长时间保持活力和功能，同时组装成足够小的紧凑型以便植入人类患者。

在本文在临时综合作经验的试验专验中，胰岛封装在海藻酸盐板中，通过藻类产生的多糖，约600微米厚。板坯一侧的膜保持免疫细胞和大蛋白质，但允许胰岛素，营养素和氧气通过。板块下方是气室，除氧气外，还携带大气气体，如氮气和二氧化碳。氧气从腔室流过腔室，穿过半透膜，并进入嵌入藻酸盐板中的粟粒。

由于氧气通过板扩散，因此逐渐消耗，因此氧气分压连续下降。为了确保部分压力保持至少50mm Hg 24小时，研究人员发现它们需要在气室中以500mm Hg的氧分压开始。

24小时后，通过端口补充氧气供应 - 植入皮肤下的装置并连接到导管，导致封装的胰岛的导管，其也植入皮肤下。

长期生存

在没有免疫抑制的糖尿病小鼠的试验中，研究人员表明，近90％的胰岛均存活整个移植期，其在11周至八个月内。他们还发现，在植入装置时，大多数这些动物的血糖水平保持正常，然后在除去后对糖尿病水平反弹。

这种方法的另一个好处是，因为大多数胰岛细胞保持活力，它们不太可能引起免疫应答。当细胞死亡时，它们分解，并且所得蛋白质和DNA的碎片更可能吸引免疫系统的注意。

“通过保持细胞活着，最大限度地减少免疫应答，”冒号说。

艾伯塔大学手术，医学和外科肿瘤学教授James Shapiro在过去的20年里一直在那里在那里运行伊丽莎移植计划，他认为他认为这种方法具有很大的承诺，可以帮助消除需要给予胰岛移植患者药物抑制其免疫系统。

“这种装置可以保护细胞免受免疫发作，并以允许更多细胞生存的方式递送氧气，”Shapiro没有参与研究。“这将允许在没有抗引发药物的患者中移植胰岛细胞，这将大大提高我们今天在胰岛细胞移植的情况下进行的安全性。”

Beta-O2Technologies的研究人员现在正在研究新版本的装置，其中氧气储存室植入皮肤下方，与胰岛分开。此版本只需要每周补充一次，这可能对患者进行更具吸引力。

该研究部分由以色列科学部资助。

出版物：Yoav Evron等，“通过增强的氧气供应，”科学报告“，第8卷，物品编号，”在高密度下涂上高密度的移植胰岛的长期活力和功能，“6508（2018）DOI：10.1038 / S41598-018-23862-W