‚Wohn-Drogen-Fabriken‘ könnte die Behandlung von diabetes und anderen Krankheiten
Eine vielversprechende Möglichkeit zur Behandlung von diabetes ist mit transplantierten Inselzellen, die insulin produzieren, wenn der Blutzuckerspiegel zu niedrig ist. Jedoch, Patienten, die eine solche Transplantation müssen Medikamente nehmen, um zu verhindern, dass Ihr Immunsystem von der Ablehnung der transplantierten Zellen, so dass die Behandlung ist oft nicht genutzt.
Um diese Art der Therapie mehr machbar, MIT-Forscher haben nun entwickelte eine Methode zum Kapseln von therapeutischen Zellen in eine flexible Schutzeinrichtung, die verhindert Abstoßung, während immer noch so dass Sauerstoff und andere wichtige Nährstoffe erreichen die Zellen. Solche Zellen könnte die Pumpe aus insulin oder andere Proteine, Wann immer Sie benötigt werden.
„Die vision ist ein Leben haben Drogen-Fabrik, Sie können Implantat bei Patienten, die könnte sezernieren Drogen-soweit erforderlich-in den Patienten. Wir hoffen, dass Technologien wie diese könnten verwendet werden zur Behandlung von vielen verschiedenen Krankheiten, einschließlich diabetes,“ sagt Daniel Anderson, associate professor of chemical engineering, Mitglied der MIT-Koch-Institut für Integrative Krebsforschung und von Institut für Medizintechnik und Wissenschaft, und der senior-Autor der Arbeit.
In einer Studie an Mäusen zeigten die Forscher, dass gentechnisch veränderte, menschliche Zellen blieb lebensfähig für mindestens fünf Monate, und Sie glauben, Sie könnten länger dauern, um die langfristige Behandlung von chronischen Krankheiten wie diabetes oder Hämophilie, unter anderem.
Suman Bose, ein Forscher am Koch-Institut, ist der führende Autor des Papiers, die heute erscheint in der Natur Biomedical Engineering.
Schützende Wirkung
Patienten mit Typ-1-diabetes haben in der Regel zu injizieren, sich mit insulin mehrmals am Tag zu halten Ihren Blutzuckerspiegel in einem gesunden Bereich. Seit 1999, eine kleine Anzahl von diabetes-Patienten erhalten haben transplantierten Inselzellen, die für Ihre nicht funktionierenden Bauchspeicheldrüse. Während der Behandlung ist oft effektiv, die immunsuppressive Medikamente, die diese Patienten haben, um zu nehmen, machen Sie anfällig für Infektionen und können ernste Nebenwirkungen.
Für mehrere Jahre, Andersons Labor gearbeitet hat Möglichkeiten zum Schutz der transplantierten Zellen von der host das Immunsystem, so dass Immunsuppressivum Drogen nicht notwendig wären.
„Wir wollen in der Lage sein, um Implantat-Zellen in Patienten sezernieren therapeutischen Faktoren, wie insulin, aber verhindern, dass Sie zurückgewiesen werden, durch den Körper,“ sagt Anderson. „Wenn Sie ein Gerät bauen könnten, schützen die Zellen und erfordern keine Immunsuppression, könnten Sie wirklich helfen, eine Menge Menschen.“
Zum Schutz der transplantierten Zellen aus dem Immunsystem, die Forscher untergebracht sind Sie in einem Gerät, gebaut aus einem Silizium-basierten elastomer (Polydimethylsiloxan) und eine spezielle poröse Membran. „Es ist fast die gleiche Steifigkeit wie Gewebe, und Sie machen es Dünn genug, so dass Sie können wrap-around-Organe,“ Bose sagt.
Sie dann mit der äußeren Oberfläche des Gerätes mit einem klein-Molekül Droge namens THPT. In einer früheren Studie fanden die Forscher heraus, dass dieses Molekül kann helfen, zu verhindern Fibrose, eine Anhäufung von Narbengewebe, die entsteht, wenn das Immunsystem gegen Fremdkörper.
Das Gerät enthält eine poröse Membran, die erlaubt, dass die transplantierten Zellen erhalten Nährstoffe und Sauerstoff aus dem Blut. Diese Poren müssen groß genug sein, damit Nährstoffe und insulin durchlassen, aber klein genug, so dass Immunzellen wie T-Zellen können nicht in zu bekommen und greifen die transplantierten Zellen.
In dieser Studie, die Forscher getestet, polymer-Beschichtungen, die die Poren reichen von 400 Nanometer bis 3 Mikrometer im Durchmesser, und fand, dass eine Größenordnung von 800 Nanometer bis 1 Mikrometer optimal war. Bei dieser Größe, von kleinen Molekülen und Sauerstoff passieren kann, aber nicht T-Zellen. Bis jetzt hatte man geglaubt, dass die 1-Mikrometer-Poren, die zu groß wäre, um zu stoppen zellulären Ablehnung.
Drogen auf Nachfrage
In einer Studie mit diabetischen Mäusen zeigten die Forscher, dass die transplantierten Ratte Inselchen innerhalb microdevices beibehalten normale Blutzuckerwerte der Mäuse, die für mehr als 10 Wochen.
Die Forscher testeten auch dieser Ansatz mit humanen embryonalen Nieren-Zellen, die entwickelt wurden, um zu produzieren erythropoietin (EPO), ein Hormon, das fördert die Produktion Roter Blutkörperchen und wird zur Behandlung von Anämie. Diese therapeutische menschliche Zellen überlebten, die in Mäusen mindestens die 19-Wochen-Dauer des Experiments.
„Die Zellen im Gerät handeln, als eine Fabrik und kontinuierlich produzieren hohe Konzentrationen von EPA. Dies führte zu einer Zunahme der roten Blutkörperchen in dem Tiere so lange, wie wir das experiment durchgeführt hast,“ sagt Anderson.
Darüber hinaus zeigten die Forscher, dass Sie das Programm der transplantierten Zellen zu produzieren, ein protein nur in Reaktion auf die Behandlung mit einem kleinen Molekül Drogen. Speziell die transplantierten Zellen entwickelt, produziert EPO bei Mäusen erhielten das Medikament Doxycyclin. Diese Strategie könnte es ermöglichen, on-demand-Produktion von Eiweiß oder Hormon nur, wenn es nötig ist.
Diese Art von „Leben Droge Fabrik“ könnte nützlich für die Behandlung von jeder Art von chronischen Erkrankung, die erfordert häufige Dosen von Eiweiß oder Hormon, sagen die Forscher. Derzeit liegt der Fokus auf diabetes und arbeiten an Möglichkeiten, um verlängern die Lebensdauer der transplantierten Inselzellen.