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Nature子刊:“活药物工厂”有助于治疗糖尿病

来源:本站原创 2020-04-01 00:49

2020年4月1日讯/生物谷BIOON/---根据最近一项研究,一种治疗糖尿病的有前途的方法是移植的胰岛细胞在血糖水平过低时产生胰岛素。但是,接受这种移植的患者必须服用药物以防止其免疫系统排斥移植的细胞,因此这种治疗方法并不常用。
 
为帮助使这种疗法更可行,麻省理工学院的研究人员现已设计出一种方法,将治疗细胞封装在柔性保护装置中,该装置可防止免疫排斥,同时仍允许氧气和其他关键营养素到达细胞。这些细胞可以在需要时泵出胰岛素或其他蛋白质。
 
丹尼尔·安德森(Daniel Anderson)表示:“我们的愿景是建立一个可以在患者体内植入的活药工厂,该工厂可以分泌患者所需的药物。我们希望可以将这种技术用于治疗许多不同的疾病,包括糖尿病。” ,化学工程副教授,麻省理工学院的科赫综合癌症研究所和医学工程与科学研究所的成员,也是该论文的资深作者。
 
(图片来源:Www.pixabay.com)

在对小鼠的研究中,研究人员表明,经过基因工程改造的人类细胞至少可以存活五个月,他们相信它们可以持续更长的时间,以实现对诸如糖尿病或血友病等慢性疾病的长期治疗。
 
科赫研究所的研究科学家Suman Bose是该论文的主要作者,该论文今天发表在《Nature Biomedical Engineering》杂志上。
1型糖尿病患者通常每天必须注射几次胰岛素,以使其血糖水平保持在健康范围内。自1999年以来,少数糖尿病患者已经接受了移植的胰岛细胞,这些胰岛细胞可以接管其无功能的胰腺。尽管治疗通常是有效的,但这些患者必须服用的免疫抑制剂使它们容易感染,并可能产生其他严重的副作用。
 
几年来,安德森(Anderson)的实验室一直在研究保护移植细胞免受宿主免疫系统侵害的方法,因此不再需要免疫抑制剂药物。
安德森说:“我们希望能够将细胞植入可以分泌胰岛素等治疗因子但又能防止它们被人体排斥的患者体内。” “如果您能制造出可以保护这些细胞并且不需要免疫抑制的设备,那么您确实可以帮助很多人。”
 
为了保护移植的细胞免受免疫系统的影响,研究人员将它们安置在由硅基弹性体(聚二甲基硅氧烷)和特殊的多孔膜制成的设备中。 “它的刚度几乎与组织相同,并且要使其足够薄,以便可以包裹器官。”
 
然后,他们用称为THPT的小分子药物在设备的外表面上涂膜。在先前的研究中,研究人员发现这种分子可以帮助预防纤维化,这种纤维化是在免疫系统攻击异物时导致的疤痕组织的堆积。
 
该设备包含一个多孔膜,可使移植的细胞从血流中获取营养和氧气。这些孔必须足够大,以允许营养物质和胰岛素通过,但是必须足够小,以使免疫细胞(例如T细胞)无法进入并攻击移植的细胞。
 
在这项研究中,研究人员测试了孔径在400纳米至3微米范围内的聚合物涂层,发现尺寸在800纳米至1微米之间是最佳的。在这种大小下,小分子和氧气可以通过,但T细胞不能通过。迄今为止,人们一直认为1微米的孔太大,无法阻止细胞排斥。
 
在对糖尿病小鼠的一项研究中,研究人员表明,在微型设备内移植的大鼠胰岛在小鼠中维持正常的血糖水平超过10周。
 
研究人员还用人类胚胎肾细胞测试了这种方法,人类胚胎肾细胞经过工程设计可产生促红细胞生成素(EPO),一种促红细胞生成并用于治疗贫血的激素。这些治疗性人类细胞在小鼠中存活至少19周的时间。
安德森说:“装置中的细胞就像工厂一样,不断产生高水平的EPO。这导致动物体内红细胞数量的增加,”
此外,研究人员表明,只有对小分子药物治疗后,他们才能对移植的细胞进行编程以产生蛋白质。具体而言,当给小鼠注射强力霉素时,移植的工程细胞会产生EPO。该策略仅在需要时才允许按需生产蛋白质或激素。
 
研究人员说,这种类型的“活药工厂”可以用于治疗任何需要频繁服用蛋白质或激素的慢性疾病。 他们目前专注于糖尿病,并且正在研究延长胰岛细胞移植寿命的方法。(生物谷 Bioon.com)
 
 
资讯出处:'Living drug factories' might treat diabetes and other diseases

原始出处: Suman Bose et al, A retrievable implant for the long-term encapsulation and survival of therapeutic xenogeneic cells, Nature Biomedical Engineering (2020). DOI: 10.1038/s41551-020-0538-5

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