دیابت نوع 1 (T1D) یک بیماری خود ایمنی است که در آن سیستم ایمنی سلول های بتای تولید کننده انسولین را در پانکراس از بین می برد. در حال حاضر، تقریباً 1.4 میلیون نفر در ایالات متحده با T1D زندگی می کنند و پیش بینی می شود که این تعداد تا سال 2040 به بیش از 2 میلیون نفر افزایش یابد.
یک درمان جایگزین T1D، پیوند بالینی جزایر پانکراس (CIT) است، که در آن جزایر حاوی سلول بتا از یک اهداکننده از طریق ورید باب وارد گردش خون بیمار شده و در نهایت در کبد پیوند زده می شوند. در حالی که CIT نتایج امیدوارکنندهای داشته است، برخی چالشها از جمله نیاز بیماران به درمان سرکوبکننده ایمنی برای جلوگیری از رد پیوند، که میتواند منجر به عفونتهای فرصتطلب و سمیت ارگان شود، باقی مانده است. برای جلوگیری از تجویز داروهای سرکوبکننده ایمنی، محققان پیوند سلولهای بتا را بررسی کردهاند، موادی که به طور فیزیکی حمله سلول های ایمنی را مسدود می کنند. با این حال، این استراتژیها اغلب محیطهای هیپوکسیک ایجاد میکنند که برای سلولهای درون مضر است.
برای غلبه بر این چالشها، مطالعهای که اخیراً توسط الساندرو گراتونی و همکارانش در مؤسسه تحقیقاتی متدیست هیوستون در Nature Communications منتشر شده است، رویکرد جدیدی را برای درمان دیابت از طریق جزایر درمانی ارائه میکند. آنها یک دستگاه قابل کاشت پرینت سه بعدی به نام هومینگ و کپسوله سازی سلول های کاشتنی جدید عروقی (NICHE) ابداع کردند که به عروق خونی اجازه می دهد به سلول های بتای محصور شده نفوذ کرده و اکسیژن را به آنها برساند.
دستگاه گراتونی حاوی یک مخزن مرکزی است که سلولهای بتا و یک هیدروژل سلولهای بنیادی مزانشیمی (MSC) را در خود نگه میدارد که باعث ایجاد رگهای خونی در NICHE میشود. یک مخزن U شکل حاوی داروهای سرکوب کننده سیستم ایمنی سلول ها را در برابر پاسخ ایمنی پس از کاشت محافظت می کند.
استفاده از دستگاه دارای مزایایی است. مینگلین ما، پروفسور دانشگاه کورنل که در این مطالعه شرکت نداشت، میگوید: این دستگاه میتواند سلولها را در یک محل موضعی ترکیب کند و به شما امکان میدهد داروهای سرکوبکننده سیستم ایمنی را به صورت موضعی تجویز کنید.
محققان ابتدا توانایی NICHE را برای رهاسازی داروها از مخزن U شکل و فعال کردن عروق در مخزن مرکزی در شرایط آزمایشگاهی و در موشها آزمایش کردند، جایی که دستگاه به صورت زیر جلدی کاشته شد. ما میتوانیم رگسازی دریافت کنیم که سطوح بالاتری از اکسیژن را با توجه به آنچه که برای پیوند جزایر نیاز دارید تضمین میکند. بنابراین، رگ های خونی از بیرون به داخل دستگاه ما نفوذ می کنند.
سپس، گراتونی و تیمش NICHE را به صورت زیر جلدی روی موشهای دیابتی مبتلا به سیستم ایمنی آزمایش کردند. پس از کاشت، محققان موشها را بر اساس نوع سرکوب سیستم ایمنی که تجربه کرده بودند گروهبندی کردند: برخی داروهای منتشر شده محلی از NICHE دریافت کردند، برخی دیگر تزریقهای سرکوبکننده ایمنی سیستمیک داشتند و به گروه سوم کنترل هیچ دارویی داده نشد. پس از نظارت بر موشها به مدت بیش از 150 روز، محققان دریافتند که موشهای دیابتی که داروهای سرکوبکننده سیستم ایمنی موضعی یا سیستمیک دریافت میکنند، در مقایسه با موشهای کنترل، پیشرفتهای عمدهای داشتند، از جمله افت قابل توجهی در سطح گلوکز خون طی 10 روز پس از پیوند. آنها همچنین سلول های T سیتوتوکسیک و ماکروفاژهای کمتری را در دستگاه NICHE در گروه های تحت درمان با دارو مشاهده کردند.
علاوه بر این، محققان مشاهده کردند که سرکوب سیستم ایمنی موضعی و سیستمیک باعث ایجاد مقادیر مشابهی از عروق و نفوذ سلول های ایمنی در داخل دستگاه می شود. با این حال، سرکوب سیستم ایمنی موضعی تجمع دارو را در اندامهایی مانند کلیه و کبد در مقایسه با موشهایی که درمان سیستمیک دریافت میکنند، کاهش داد و پتانسیل سمیت دارو را محدود کرد.
گراتونی و همکارانش برای اینکه ببینند چگونه این دستگاه در پستانداران غیرانسان کار میکند، دستگاههای NICHE به اندازه موش را به ماکاکهای سینومولگوس پیوند زدند. مشابه موشها، دستگاه پیوندی بهطور گسترده عروقی شد و بقای سلولهای بتا را در دستگاه فعال کرد.
گراتونی برای آینده دستگاه خود هیجان زده است.در حال حاضر، تیم او در حال ارزیابی بهترین کوکتل داروهای سرکوب کننده سیستم ایمنی برای استفاده در مخزن سلولی بزرگتر است.