ذرات بیومتریال سیستم ایمنی را آموزش می دهند تا جزایر پیوند شده را قبول کنند

5 ژوئن 2018 - با آموزش سلول های کلیدی سیستم ایمنی بدن برای پذیرش جزایر تولید کننده ی انسولین پیوندی، محققان راه جدیدی را برای درمان دیابت نوع 1 گشودند. اگر این روش در نهایت در انسان با موفقیت همراه باشد، می تواند به درمان دیابت نوع 1 بدون عوارض طولانی مدت استفاده از داروهای سرکوبگر سیستم ایمنی، منجر شود.
در این تکنیک جدید که در چهارم ژوئن در مجله Nature Materials  توضیح داده شد، از میکروذرات هیدروژل مصنوعی (میکروژل) برای عرضه ی پروتئین شناخته شده ای به نام لیگاندFas  یاFasL  به سلولهای T-effector سیستم ایمنی بدن، همراه با پیوند سلولهای جزایر پانکراس استفاده شد. پروتئین FasL " " سلول های T افکتور -که به عنوان نگهبان سیستم ایمنی بدن عمل می کنند-، را آموزش داده و باعث می شوند آنها سلولهای پیوند شده را برای حداقل 200 روز در یک مدل حیوانی، بدون رد پیوند بپذیرند.
محققان ذرات هیدروژل حاویFasL  را به سادگی با جزایر زنده، قبل از پیوند مخلوط کردند و آنها را به موشهایی که با کمک مواد شیمیایی به دیابت مبتلا شده بودند، پیوند زدند. محققان بر این باورند که هیدروژلهای ارائه کننده ی FasL  ، نیازی به شخصی سازی ندارند، این موضوع به طور بالقوه اجازه می دهد که درمان "off-the-shelf" برای جزایر پیوندی انجام شود.
محققان موسسه ی فناوری جورجیا، دانشگاه لوئیزویل و دانشگاه میشیگان در این تحقیقات که توسط بنیاد تحقیقات دیابت نوجوانان و موسسات ملی بهداشت حمایت شد، مشارکت داشتند. یک مطالعه ی فالوآپ برای آزمایش این رویکرد در پریماتهای غیر انسانی قبلا آغاز شده است.

دکترHaval Shirwan، از دانشگاه لوئیزویل و مدیر برنامه ی ایمنی مولکولی در موسسه درمان سلولی این دانشگاه ، گفت: ما توانستیم نشان دهیم که می توانیم یک ماده بیولوژیکی ایجاد کنیم که میل بدن را برای رد پیوند مختل کند و درنتیجه نیازی به استفاده از داروهای استاندارد سرکوب سیستم ایمنی نداریم، ما پیش بینی می کنیم که مطالعات بعدی استفاده ی بالقوه از این روش برای بسیاری از انواع پیوندها، از جمله پیوند مغز استخوان و اندام های کامل را تایید کند.
دکتر Andrés García  از موسسه ی تکنولوژی دانشکده مهندسی مکانیک جورج وودراف، در جورجیا گفت: داروهایی که به سلولهای جزایر اجازه ی پیوند می دهند، برای آنها سمی هستند، آزمایشات بالینی با پیوند جزایر، اثربخشی این روش را نشان داده است، اما پس از چند سال، پیوندها توسط بدن بیمار رد می شوند. امید زیادی به این درمان وجود دارد، اما ما فقط نمیتوانیم بهبود مستمری با این روش داشته باشیم.
دکتر García گفت: علاوه بر سمیت ناشی از داروهای سرکوبگر سیستم ایمنی برای سلول های جزایر، این داروها سبب می شوند که بیماران مستعد عوارض جانبی دیگری مانند عفونت ها و تومورها شوند. سایر محققان در حال بررسی تکنیک هایی برای محافظت از جزایر پیوند شده از حمله ی سیستم ایمنی هستند، اما تاکنون موفق نشده اند.

تحقیقات جدید، با ارائه ی پروتئین FasL که یک تنظیم کننده مرکزی برای سلول های سیستم ایمنی است، یک رویکرد کاملا متفاوت را دنبال می کند. محققان می توانند با این رویکرد از حمله ی سیستم ایمنی بدن به سلولهای جدید جلوگیری کنند. پس از آموزش سلولهای T-effector توسط پروتئین FasL در زمان پیوند، به نظر می رسد سلول های T-effector به پذیرش سلول های جزایر پیوند شده، پس از ناپدید شدن FasL همچنان ادامه می دهند.
دکتر García توضیح داد: در زمان پیوند، جزایر را از اجساد می گیریم و آنها را با ذرات هیدروژل حاوی FasL در اتاق عمل مخلوط می کنیم و آنها را به حیوان پیوند می زنیم. ما مجبور نیستیم جزایر را اصلاح کنیم یا سیستم ایمنی را سرکوب کنیم. پس از درمان، حیوانات می توانند به طور طبیعی زندگی کنند زیرا دیابت آنها درمان شده است، در حالی که عملکرد سیستم ایمنی بدنشان بطور کامل حفظ شده است.
هیدروژل ها می توانند از دو هفته قبل از پیوند آماده شوند و می توانند با هر نوع سلول جزایری مورد استفاده قرار گیرند. مزیت اصلی این تکنیک، توانایی ساخت این مواد است که باعث القای پذیرش ایمنی می شود و می تواند به سادگی با جزایر مخلوط شود و مورد استفاده قرار گیرد. ما می توانیم این مواد بیولوژیکی را در آزمایشگاه خود بسازیم و آنها را به جایی که پیوند قرار است انجام شود، ارسال کنیم این مزیت به طور بالقوه آنها را به یک درمان off-the-shelf تبدیل می کند.

در موش های آزمایشی، جزایر به کلیه ها و به پد چربی شكمی پیوند شدند. اگر این درمان در نهایت برای انسان مورد استفاده قرار گیرد، جزایر و مواد بیولوژیک، احتمالا به کمک لاپاروسکوپی به اومنتوم( بافتی با عروق قابل توجه شبیه به پد چربی در موش) پیوند خواهد شد. در آزمایشگاه دکتر گارسیا قبلا نشان داده شد که می توان رشد رگ های خونی را در سلول های جزیره پیوند شده در این بافت در موشها تحریک کرد.

در پژوهشهای آتی، محققان قصد دارند پذیرش پیوند و حفظ آن برای مدتی طولانی تر را در سیستم های ایمنی پیچیده تر بررسی کنند. با کاهش آسیب به جزایر اجساد، این تکنیک جدید می تواند تعداد بیمارانی که می توانند با سلول های اهدا کننده ی موجود درمان شوند را افزایش دهد. آزمایشگاه دکتر گارسیا از ذرات هیدروژل پلیمری که حدود 150 میکرون قطر دارند و تقریبا به همان اندازه سلول های جزیره هستند، استفاده کردند. آنها ذرات هیدروژل را به منظور جذب پروتئین FasL نوترکیب جدید- ساخته شده توسط دکتر Shirwan  و Esma S. Yolcu، اساتید رشته میکروبیولوژی و ایمونولوژی در دانشگاه لوییزویل - بر روی سطح آنها، مهندسی کردند. با قرار گرفتن پروتئین FasL بر روی سطح این هیدوژلها امکان دیده شدن آنها توسط سلول های effector وجود دارد.

منبع و سایت خبر:

Nature Materials, 2018; DOI: 10.1038/s41563-018-0099-0

www.sciencedaily.com/releases/2018/06/180605103500.htm