یک راه بهتر برای اینکپسوله نمودن سلولهای جزایر برای درمان دیابت

26ژوئن 2019 - پژوهشگران MIT، یک راه جدید را برای جلوگیری از تشکیل فیبروز، که می تواند منجر به رد دستگاه های پزشکی قابل کاشت شود، ابداع نمودند. آنها از یک داروی سرکوبگر ایمنی کریستالیزه در این دستگاه، استفاده کردند که پس از کاشت دستگاه، دارو به آرامی و به صورت موضعی آزاد می شود تا واکنش ایمنی را درست در ناحیه ی اطراف دستگاه به مدت چندین سال متوقف کند.

هنگامی که دستگاه های پزشکی در بدن کاشته می شوند، سیستم ایمنی اغلب به آنها حمله می کند و بافت اسکاری(زخم) را در اطراف دستگاه تولید می کند. این تجمع از بافت اسکار که به نام فیبروز شناخته می شود، می تواند در عملکرد دستگاه اختلال ایجاد کند.

حال محققان، یک روش جدید را برای جلوگیری از فیبروز، با کاربرد داروهای سرکوبگر ایمنی در دستگاه های قابل کاشت ارائه نموده اند، که پس از کاشت، با آزاد شدن تدریجی دارو، پاسخ ایمنی را در ناحیه نزدیک به دستگاه کاهش می دهد.

دکتر شادی فرح، نویسنده ی نخست این مقاله ازMIT  و بیمارستان کودکان بوستون گفت: ما یک فرمولاسیون از داروی کریستالیزه ی مورد نظرمان را تهیه کردیم که می توانست بازیکنان کلیدی در رد ایمپلنت را هدف قرار دهد و آنها را به صورت موضعی سرکوب کرده و به دستگاه پیوند شده اجازه دهد تا بیش از یک سال کار کند.

محققان نشان دادند که این کریستال های دارویی می توانند به طور چشمگیری عملکرد سلول های جزایر درون کپسول را بهبود بخشند، این روش جدید درمان دیابت نوع 1 با استفاده از پیوند جزایر را بهبود می بخشد. چنین کریستال های دارویی همچنین می توانند در انواع دیگر دستگاه های پزشکی قابل کاشت، مانند دستگاه های ضربان ساز، استنت ها یا سنسورها بکار گرفته شوند.

داروی بلورین

گروه دکترDaniel Anderson  استادیار دپارتمان مهندسی شیمی در MIT و نویسنده ی ارشد این مقاله،یکی از چندین گروههای تحقیقاتی بسیاری است که بر روی راه های قرار دادن سلول های جزایر و انتقال آنها به بیماران دیابتی کار می کند. آنها امیدوارند که این سلول ها بتوانند جایگزین سلول های غیرفعال پانکراس بیماران شده و آنها را از تزریق روزانه ی انسولین بی نیاز کند.

فیبروز یک مانع عمده برای این روش درمانی است، زیرا بافت اسکار می تواند دسترسی سلول های جزایر به اکسیژن و مواد مغذی را مسدود کند. اندرسون و همکارانش در مطالعه ای در سال 2017 نشان دادند که تجویز سیستمیک دارویی که گیرنده های سلولی پروتئین CSF-1  را بلاک می کند، می تواند با سرکوب پاسخ ایمنی به دستگاه های ایمپلنت، از تشکیل فیبروز جلوگیری کند. این دارو ماکروفاژها را که یک گروه از سلول های ایمنی هستند، هدف قرار می دهد. ماکروفاژها، سلول های اصلی ایمنی هستند که باعث التهاب شده و منجر به تشکیل بافت فیبروز می گردند.

پرفسور Joshua Doloff، از دانشگاه جان هاپکینز و یکی از نویسندگان ارشد این مقاله میگوید: در این تحقیق ما بر روی شناسایی نسل بعدی اهداف دارویی تمرکز نمودیم، یعنی اینکه کدامیک از سلولها و سیتوکینها در بروز واکنش فیبروتیک نقشی مهم دارند. پس از دانستن آنچه که باید هدف قرار دهیم تا فیبروز را متوقف کنیم، و پس از غربالگری کاندیداهای دارویی، ما هنوز مجبور بودیم راهی پیچیده را برای تحویل موضعی و انتشار طولانی مدت دارو پیدا کنیم.

در این پژوهش جدید، محققان راهی برای بارگذاری مستقیم دارو در یک دستگاه قابل کاشت در بدن، بمنظور جلوگیری از تجویز سیستمیک داروها برای سرکوب تمام سیستم ایمنی بدن، پیدا کردند.

اندرسون گفت: ما فکر کردیم که اگر نخواهیم داروهای سرکوبگر ایمنی را بصورت سیستمیک وارد بدن بیمار کنیم بهترین راه اینست که دارو را در خود دستگاه ایمپلنت تعبیه کنیم تا پس از پیوند به بدن دارو بصورت موضعی و بتدریج انتشار یابد.

برای رسیدن به این هدف، محققان تصمیم گرفتند که داروهای مورد نظر را کریستالیزه کنند و سپس آنها را در دستگاه قرار دهند. این کار اجازه می دهد تا مولکول های دارویی بسیار محکم بسته بندی شوند، به این ترتیب دستگاه آزاد کننده ی دارو می تواند کوچک شود. مزیت دیگر این است که زمان زیادی طول می کشد تا کریستالها حل شوند، همین موضوع اجازه می دهد تا تحویل دارو در دراز مدت و بتدریج صورت گیرد. همه ی داروها نمی تواند به راحتی کریستالیزه شوند، اما محققان دریافتند که مهار کننده ی گیرنده CSF-1 می تواند بصورت کریستال در آید و آنها می توانند اندازه و شکل بلورهای آن را کنترل کنند. اندازه و شکل بلور دارو، تعیین کننده ی مدت زمانی است که طول می کشد تا دارو در بدن تجزیه شود.

دکتر فرح می گوید: ما نشان دادیم که این داروی کریستالیزه، بسیار آرام و به روش کنترل شده آزاد می شوند. ما این کریستال ها را تهیه و آنها را در انواع دستگاه ها قرار دادیم و نشان دادیم که با کمک این کریستال ها می توانیم از دستگاه پزشکی به مدت طولانی محافظت کنیم، به این ترتیب دستگاه می تواند کار خود را در بدن به مدت طولانی تری ادامه دهد.

اینکپسوله نمودن سلول های جزایر

محققان این کریستال های دارویی را به ذرات کروی آلژینات( با قطر 0.5 میلی متر) که برای کپسوله نمودن سلول های جزایر استفاده می کردند، اضافه نمودند، تا تاثیر آنها را در بهبود اثربخشی سلول های جزایر کپسوله شده، آزمایش کنند. پس از پیوند این ذرات کروی به داخل شکم یا زیر پوست موش های دیابتی، بیش از یک سال بدون فیبروز، در بدن موش باقی ماندند. در طی این مدت، موش ها نیازی به تزریق انسولین نداشتند، زیرا سلول های جزایر پیوند شده، قادر به کنترل قند خون آنها همانند پانکراس طبیعی بودند.

پرفسور رابرت لانگر از MITو نویسنده ی این مقاله گفت: در طی بیش از سه سال گذشته، تیم ما هفت مقاله را در نشریات Natureمنتشر کرده است که این هفتمین مقاله در مورد مکانیسمی برای ایجاد سازگاری زیستی است. این مقالات شامل شناسایی سلول های اصلی و گیرنده های مربوطه، هندسه های بهینه برای ایمپلنت و مکان های فیزیکی بهتر برای پیوند ایمپلنت در بدن بودند و اکنون در این مقاله روش خاصی که می تواند سازگاری زیستی را به ارمغان آورد، معرفی شد. ما امیدواریم که این مقالات ما را به سوی یک نسل جدید از ایمپلنت های زیست پزشکی برای درمان دیابت و سایر بیماری ها هدایت کنند.

محققان معتقدند که با تغییر ساختار و ترکیب کریستال های دارویی ممکن است کریستال هایی با ماندگاری طولانی تر بتوان تولید نمود. از چنین ترکیباتی همچنین می توان برای جلوگیری از تشکیل فیبروز در انواع دیگر دستگاه های قابل کاشت استفاده کرد. در این مطالعه محققان نشان دادند که داروهای کریستالی را میتوانند به PDMS، نوعی پلیمر که اغلب برای وسایل پزشکی استفاده می شود، بیافزایند، همچنین می توانند از آن برای پوشاندن اجزای یک سنسور گلوکز و دستگاه تحریک الکتریکی عضلات که شامل موادی نظیر پلاستیک و فلز هستند، استفاده کنند.

اندرسون می گوید: این روش نه تنها برای درمان سلول های جزایر، بلکه همچنین می تواند برای کمک به افزایش مدت زمان کار تعدادی از دستگاه های مختلف، مفید باشد.

منبع:

Nature Materials, 2019; DOI: 10.1038/s41563-019-0377-5

www.sciencedaily.com/releases/2019/06/190626160133.htm