新植入包裹胰岛细胞技术,为控制第一型糖尿病的新希望

2018-02-26 1008
摘要:第一型糖尿病多发生在青少年,病因在于病人体内产生胰岛素的 β 细胞遭自身免疫系统破坏,以致无法产生足够的胰岛素。目前的主要疗法是每日注射外源性胰岛素来维持血糖控制,但缺点就是需要密切注意和严格控制。数年来研究者致力于找到一个能将全新且有功能的胰岛 β 细胞移植回体内的方法,但遇到最大的障碍就在身体的免疫排

第一型糖尿病多发生在青少年,病因在于病人体内产生胰岛素的 β 细胞遭自身免疫系统破坏,以致无法产生足够的胰岛素。目前的主要疗法是每日注射外源性胰岛素来维持血糖控制,但缺点就是需要密切注意和严格控制。数年来研究者致力于找到一个能将全新且有功能的胰岛 β 细胞移植回体内的方法,但遇到最大的障碍就在身体的免疫排斥,导致病患需要服用太多免疫抑制药。

不过这项研究最近终于看到曙光:来自美国康乃尔大学的研究团队研发出一种设备能包裹胰岛细胞并植入体内。设备本身是一种坚硬的纳米多孔型线材,包覆在海藻酸盐水凝胶内,这层水凝胶涂层可让胰岛细胞免于被免疫系统攻击。

包裹细胞运进人体这种想法并非首创,先前科学家就已发展出类似的包裹系统,在许多前临床研究也有功效,然而临床上却出现严重的缺陷。举例来说,先前使用的水凝胶设备可运输足够数量的细胞,生物相容性也不断改进,可是问题在于移入后几乎不可能完全移除或回收,如果碰上移植失败或医疗并发症,将是潜在风险。“当设备失效,它们就必须离开。”研究的领导者,敏格林·马(Minglin Ma)说。“你不能将一个身体无法排除的东西放进体内,但我们的设备解决了这个大问题。”

称做 TRAFFIC(Thread-Reinforced Alginate Fiber for Islets enCapsulation)的植入性线材在科学家设计下,不仅能有效避免免疫排斥,还可以用腹腔镜手术就能将整个设备植入或移除。

优点说完之后,那么它在动物体内的成效如何呢?研究团队将 1 英寸长的线材植入有糖尿病的老鼠身体,观测数天后老鼠体内血糖浓度的变化,而结果令人鼓舞:植入两天后,血糖浓度就降到正常范围了,设备回收之前,疗效整整维持了 4 星期,可见 TRAFFIC 调控血糖浓度的效果惊人;长度更长的线材也植入两只狗身体,不过这次要看的是透过腹腔镜手术移除后,狗是否出现影响。结果显示,尽管其中一只狗出现部分组织和设备片段黏合的问题,导致水凝胶和线材分离,不过切除黏合组织后,设备仍可以全部回收,且两只狗都没有出现发炎反应等副作用。水凝胶和线材黏合的强度也透过线材的修饰加强了,接下来重复的移植实验,水凝胶附着组织的问题没有再发生。

“有许多类似的设备一一出现,但这个看起来仍有更多潜力。”詹姆斯·佛兰德斯(James Flanders)解释,他是目前参与这计划的兽医。“它能保护胰岛素细胞不受攻击,能有效控制血糖浓度,也可轻易移除,听起来就是个双赢的局面。”

如果接下来在人体临床试验的研究显示这方法依然有效,那它或许也能应用在其他种荷尔蒙匮乏的疾病及内分泌失调等问题。能运输足够数量细胞、不会发生免疫排斥问题,又可以完全回收……这项全新设备也许将为第一型糖尿病,甚至更多疾病患者带来改变险峻局势的曙光。

  • Spider web inspired implantable “string” could control diabetes
  • Designing a retrievable and scalable cell encapsulation device for potential treatment of type 1 diabetes

(首图来源:康乃尔大学)


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