У мышей с диабетом улучшается благодаря извлекаемым клеточным гидрогелевым волокнам толщиной в миллиметр
Исследователи из Университета Токио обнаруживают, что диаметр пересаженных клеточных гидрогелей в форме волокон определяет их успех в лечении сахарного диабета 1 типа. Фото: Институт промышленных наук, Университет Токио

Сахарный диабет 1 типа (СД1) является результатом необратимого аутоиммунного разрушения инсулин-продуцирующих β-клеток поджелудочной железы, требующих замены инсулина в течение всей жизни. В новом исследовании ученые из Института промышленных наук Токийского университета обнаружили, что диаметр нагруженных клетками гидрогелей определяет их долговечность после трансплантации, прокладывая путь к эффективной клеточной терапии при СД1.

Современные стратегии лечения СД1 сосредоточены на назначении экзогенного инсулина по времени, что создает значительную нагрузку на пациента и систему здравоохранения. Клеточная терапия направлена ​​на постоянное замещение утраченных β-клеток поджелудочной железы, устраняя необходимость в замене инсулина. Хотя заместительная клеточная терапия считается привлекательным вариантом для лечения СД1, ее клинический успех был ограничен иммунными реакциями инородного тела.

«Клеточная терапия страдает от той же участи, что и трансплантация органов, то есть отторжение трансплантата», — говорит соответствующий автор исследования Содзи Такеучи. «Одним из способов смягчения этой проблемы является инкапсуляция клеток поджелудочной железы в гидрогели, хотя это не предотвращает трансплантат от реакций инородного тела. Мы хотели исследовать, как мы можем оптимизировать гидрогели для обеспечения долгосрочной иммунной защиты для трансплантированных клеток».

Исследователи предположили, что диаметр гидрогелевых волокон критически определяет, смягчает ли клеточный трансплантат реакции инородного тела. Имплантируя гидрогели альгината бария (Ba-Alg) с переменным диаметром волокон нормальным мышам, они показали, что порог, выше которого иммунные реакции были значительно ниже, по-видимому, составляет 1,0 мм. Чтобы выяснить, достигается ли биологическое превосходство за счет биофизических затрат, исследователи сравнили волокна гидрогеля Ba-Alg толщиной 1,0 и 0,35 мм. Волокно толщиной 1,0 мм было не только легче в обращении, чем конструкция толщиной 0,35 мм, основанное на биомеханических измерениях, но и позволяло небольшим молекулам, таким как глюкоза, инсулин и кислород, проходить через мембрану гидрогеля, и все это требуется, если клетки, инкапсулированные в гидрогеле, должны функционировать должным образом.

Но сдержал ли он обещание облегчить клеточную терапию при СД1? Чтобы решить эту проблему, исследователи загрузили островковые клетки поджелудочной железы крыс в гидрогелевые волокна толщиной 1,0 мм и 0,35 мм и проверили, насколько хорошо волокна функционируют в секреции инсулина при стимуляции глюкозой. Хотя клетки в гидрогелях толщиной 0,35 мм работали лучше, клетки в волокнах диаметром 1,0 мм функционировали достаточно хорошо, чтобы проверить их на мышах с диабетом на следующем этапе. Здесь исследователи трансплантировали два типа гидрогелей во внутрибрюшинных полостях мышей с диабетом и измерили суточный уровень глюкозы в крови натощак. Поразительно, что волокна толщиной 1,0 мм нормализуют уровень глюкозы в крови у мышей с диабетом в течение периода, в четыре раза превышающего длину волокон 0,35 мм, что свидетельствует о более высокой долговечности клеток поджелудочной железы, заключенных в более толстые гидрогелевые волокна. Кроме того, микроскопический анализ не выявил признаков реакции инородного тела на волокна толщиной 1,0 мм, в то время как волокна толщиной 0,35 мм со временем ухудшились.

«Это поразительные результаты, которые показывают, как инкапсуляция гидрогеля в волокнах толщиной 1,0 мм обеспечивает длительную иммунную защиту островков поджелудочной железы, сохраняя при этом их функцию контроля концентрации глюкозы в крови у мышей с диабетом», — говорит Такеучи. «Наши результаты дают новое представление о лечении сахарного диабета 1 типа на основе клеточной терапии».




Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *