С помощью 3D-печати и интеллектуальных биоматериалов, защищающих имплантированные клетки от иммунной системы, ученые из Университета Райса (США) разрабатывают имплантант для диабетиков 1 типа, который автоматически регулирует уровень глюкозы в крови. В основе – производящие инсулин бета-клетки, полученные из стволовых клеток человека, сообщается в пресс-релизе вуза.
Сахарный диабет 1 типа – это аутоиммунное заболевание, из-за которого поджелудочная железа перестает вырабатывать инсулин – гормон, контролирующий уровень сахара в крови. Это заболевание можно лечить с помощью инъекций инсулина. Но трудно сбалансировать потребление инсулина с приемом пищи, физическими упражнениями и другими видами деятельности.
Цель нового проекта – создать имплантаты, которые смогут правильно регулировать уровень глюкозы в крови – пока на мышей модели заболевания – в течение как минимум шести месяцев. Для этого нужно будет дать своим созданным бета-клеткам способность реагировать на быстрые изменения уровня сахара в крови.
«Мы должны разместить имплантированные клетки в непосредственной близости от кровотока, чтобы бета-клетки могли улавливать и быстро реагировать на изменения уровня глюкозы в крови», – отмечают авторы работы. В идеале клетки, производящие инсулин, должны находиться на расстоянии не более 100 микрон от кровеносного сосуда.
Клетки, продуцирующие инсулин, будут защищены составом гидрогеля. Материал гидрогеля, который доказал свою эффективность для инкапсуляции лечения клеток в сферы размером с шарик, имеет достаточно маленькие поры, чтобы удерживать клетки внутри и защищать их от атак иммунной системы, но достаточно большие, чтобы пропускать питательные вещества и инсулин. Внутри пор могут проходить и кровеносные сосуды. Также ученые добавили биопокрытие, которые не позволяют организму отвергать гель.
Если имплант слишком медленно реагирует на высокий или низкий уровень сахара в крови, задержка может вызвать эффект американских горок, когда уровень инсулина постоянно повышается и падает до опасного уровня.
«Устранение этой задержки – огромная проблема в этой области, – сказал Омид Вейсе, доцент кафедры биоинженерии Университета Райса. – Когда вы даете мыши – и, в конечном счете, человеку – глюкозу, имитируя прием пищи, сколько времени требуется этой информации, чтобы достичь наших клеток, и как быстро выходит инсулин?»
Включая кровеносные сосуды в свой имплант, разработчики надеются позволить тканям своих бета-клеток вести себя так, чтобы они более точно соответствовали естественному поведению поджелудочной железы.
[Фото: Jeff Fitlow/Rice University]
