东方时讯网休斯顿卫理公会研究所纳米医学系的科学家们发明了一种硬币大小的植入式装置，可以彻底改变1型糖尿病(T1D)的治疗过程。由纳米医学系主任AlessandroGrattoni博士领导的团队将胰岛细胞和免疫疗法直接输送到3D打印的新生血管化植入式细胞归巢和封装(NICHE)装置中，他们将其描述为类似于生物工程胰腺。在动物模型中进行测试时，NICHE植入物恢复了健康的葡萄糖水平并消除了150多天的T1D症状，同时通过仅在移植的胰岛细胞所在位置施用免疫抑制药物避免了抗排斥疗法的严重不良反应。
在NatureCommunications上报告了他们的发展(“用于胰岛同种异体移植的具有局部免疫抑制的可植入利基在大鼠中实现了1型糖尿病的逆转，”相应的作者Grattoni和他的同事说，“总的来说，NICHE是一个有前途的解决方案，有可能改变糖尿病领域胰岛移植用于安全和长期治疗1型糖尿病。”研究人员希望随着进一步的发展，临床试验可以在三年内开始。
1型糖尿病是由破坏产生胰岛素的胰岛细胞的自身免疫反应引起的。它还可能导致肾功能衰竭。每日注射胰岛素是T1D最常规的治疗方法，但严格控制血糖水平对患者来说仍然具有挑战性和繁琐。此外，在更严重的情况下，患者可能需要胰腺和肾脏移植，或者他们可能有资格进行胰岛细胞移植——临床胰岛移植(CIT)——通过这种方式收集、处理已故胰腺供体的胰岛细胞，然后移植到T1D患者的肝脏中。“在CIT中，孤立的胰岛被移植到门静脉循环中，并被动地移植到肝窦中，”作者解释说。“由于胰岛提供动态葡萄糖控制，
然而，尽管与所有器官移植一样，此类移植可以帮助改善患者的症状，但最大的挑战之一是需要终身免疫抑制药物以避免移植排斥。终生免疫抑制会导致患者易患传染病，并增加患某些类型癌症的风险。作者报告说，与缺氧相关的移植物磨损是另一个关键挑战。“胰岛移植对T1D管理的疗效受到缺氧相关移植物损耗和全身免疫抑制需求的限制。”
休斯顿卫理公会的Grattoni纳米医学实验室专注于基于植入式纳米流体的平台，用于控制和长期药物输送和细胞移植以治疗慢性病。他们新描述的扁平、硬币大小的NICHE装置放置在皮肤下，包括一个用于胰岛的细胞库和一个用于局部免疫抑制治疗的周围药物库。该设备的开发是为了满足长期胰岛植入和治疗效果的关键标准。科学家们写道，这些包括“胰岛对氧气、营养物质和代谢产物的可及性以维持功能，免疫系统逃避以防止排斥反应，以及减少足迹和侵入性以提高可转化性和患者的可接受性”。他们声称，由此产生的平台是第一个将直接血管化和局部免疫抑制结合到一个单一的可植入装置中，用于同种异体胰岛移植和长期T1D管理。直接血管化是提供营养和氧气以维持移植胰岛细胞活力的基础。
“NICHE中央细胞库的血管化是通过利用间充质干细胞(MSC)水凝胶的促血管生成特性实现的，而相互连接的外部药物库的整合允许通过纳米多孔膜将免疫抑制剂直接和局部输送到细胞库中，”他们进一步解释道。该团队的实验证实，局部免疫抑制可防止胰岛排斥反应，而不会引起全身免疫抑制。
在动物模型中使用该装置进行的测试表明，移植到预血管化NICHE装置中的同种异体胰岛在大鼠体内移植、血管化、恢复功能并恢复糖尿病超过150天。“值得注意的是，我们证实局部免疫抑制可以防止胰岛排斥，而不会引起毒性或全身免疫抑制，”科学家们说。“我们研究的一个关键结果是细胞移植的局部免疫抑制是有效的，”Grattoni补充道。“该设备可以改变患者管理方式的范式，并对治疗效果和改善患者生活质量产生巨大影响。”
NICHE包含端口，以便可以根据需要重新填充药物。重新填充NICHE技术的能力允许在患者中长期使用。他们表示，在他们报告的研究中，研究人员每28天重新填充一次药物储存器，这与临床上可用于预防偏头痛或HIV治疗的其他长效药物相当。Grattoni的团队正在努力扩大用于临床部署的NICHE技术，为此可能只需要每六个月补充一次药物。此外，药物配方或浓度的变化可以将补充间隔延长至每年一次，与常规医生就诊保持一致。
Grattoni和他的合作者计划在未来几年扩大他们的研究，目标是在大约三年内测试NICHE在人体中的安全性。