طور باحثون في جامعة كورنيل نظام زرع يمكنه علاج مرض السكري من النوع الأول عن طريق توفير الأكسجين الإضافي لخلايا إنتاج الأنسولين المعبأة بكثافة دون الحاجة إلى تثبيط المناعة. يمكن للنظام أيضًا أن يتيح علاجًا طويل الأمد لمجموعة من الأمراض المزمنة.
نُشرت النتائج في مجلة نيتشر كوميونيكيشنز في 11 أغسطس. وكان المؤلفون المشاركون الأوائل هم الباحث ما بعد الدكتوراه السابق تونغ فام وطالبة الدكتوراه لورا (فوانغ) تران.
تعتمد هذه التقنية على أجهزة تغليف قابلة للزرع سابقة تم تطويرها في مختبر مينغلين ما، أستاذ الهندسة الحيوية والبيئية في كلية الزراعة وعلوم الحياة (CALS) والمؤلف الرئيسي للمقالة.
بحث ما في خيارات علاجية مختلفة لمرض السكري من النوع الأول. في هذا الاضطراب، يهاجم الجهاز المناعي للجسم ويدمر مجموعات خلايا البنكرياس المنتجة للأنسولين، والتي تسمى جزر لانجرهانس. بدون الأنسولين، لا يستطيع الجسم نقل الجلوكوز - أو السكر - إلى خلايا العضلات والأنسجة لتوليد الطاقة. يعالج الأشخاص المصابون بمرض السكري من النوع الأول المرض عادةً عن طريق الحقن اليومي للأنسولين أو مضخات الأنسولين. ولكن حتى مع هذا العلاج، يعاني المرضى من العواقب الوخيمة للمرض.
أثبتت الأجهزة القابلة للزرع السابقة التي طورها ما فعاليتها في التحكم في مستويات السكر في الدم لدى الفئران المصابة بالسكري، ولكن عمرها الافتراضي محدود.
قال تران: "أحد أكبر التحديات هو أن الزرعة غالبًا ما تموت بسبب نقص الأكسجين حتى بعد الزرع". "لقد نجحنا في مختبرنا مع الفئران التي عاشت لأكثر من عام، وتمكنا من التحكم في مرض السكري بفعالية كبيرة باستخدام بعض الكبسولات الصغيرة بدون إنتاج الأكسجين. ومع ذلك، عند التوسع، نحتاج إلى المزيد من الخلايا، وخاصة كثافة أعلى. نحتاج إلى جرعة أعلى. إذا زرعنا بدون إنتاج الأكسجين، غالبًا ما تموت الخلايا في غضون أسبوعين."
طور فريق ما النظام الجديد بالتعاون مع باحثين في الكيمياء الكهربائية من شركة جينر إنك، بما في ذلك المؤلف المشارك ليندا تيلمان، دكتوراه '93.
المكونات الرئيسية للنظام هي كبسولة أسطوانية ذات مقطع عرضي حلقي تحتوي على خلايا منتجة للأنسولين مزروعة، ومولد أكسجين كهروكيميائي بحجم قطعة عشرة سنتات تقريبًا ويمكن إزالته. تحمي غشاء نانوي خارجي خارج الكبسولة الخلايا من الجهاز المناعي للمضيف؛ يسمح غشاء مسامي في قلب الكبسولة بتوفير الأكسجين المركزي للحلقة الخلوية.
„يجب أن نفي بمتطلبين“، قالت تران. „الأول هو الحماية المناعية. والثاني هو الحفاظ على تبادل المواد، على سبيل المثال للجلوكوز والمغذيات والجزيئات الأخرى التي يمكن أن تدخل وتخرج.“
بالتعاون مع الدكتور جيمس فلاندرز ، أستاذ فخري مشارك في كلية الطب البيطري، اختبر الباحثون النظام بنجاح على نماذج الفئران.
„هذا هو إثبات المفهوم. لقد أثبتنا أن توفير الأكسجين مهم وأن توفير الأكسجين يسمح بكبسولات ذات كثافة خلوية عالية“، قال تيبل مان. „تحمي الكبسولات الجهاز المناعي وتدوم طويلاً دون أن تتلوث الغشاء. الجسم لا يحب أن تُدخل إليه مواد غريبة. لهذا السبب، فإن الإنجاز الهندسي لـ مختبرات ما هو البحث عن مواد وطلاءات لهذه المواد تحمي الجهاز المناعي، ولكن في الوقت نفسه لا تسبب ردود فعل مفرطة من الجسم.“
سيسمح النظام الجديد لجزء أكبر بكثير من مليوني شخص مصاب بداء السكري من النوع الأول في الولايات المتحدة بالحصول على زرع خلايا جزرية أو علاج خلوي دون الحاجة إلى تثبيط المناعة، والذي يعتبر خطيرًا للغاية للاستخدام الروتيني. علاوة على ذلك، يتيح النظام الجديد تحكمًا أفضل بكثير في نسبة السكر في الدم، مما يسمح بشفاء المرض بشكل فعال، ويمكّن المصابين من الأكل والشرب وممارسة الرياضة كغيرهم.
تتمثل الخطوة التالية في زرع النظام في نموذج خنزير واختباره أيضًا بخلايا جذعية بشرية. يرغب الباحثون أيضًا في استخدام النظام لاحقًا لزرع أنواع مختلفة من الخلايا في البشر للعلاج طويل الأمد للأمراض المزمنة، وفقًا لتيبل مان، الرئيس التنفيذي لشركة Persista Bio Inc.، وهي شركة ناشئة جديدة أسسوها مع ما وفلاندرز، والتي ترخص هذه التقنيات.
معرف الكائن الرقمي
