ضخامت یک میلی متری فیبر هیدروژل حاوی سلول های پیوندی جزایر لانگرهانس به کنترل قند خون در موش های دیابتی کمک می کند

15 ژوئن 2020- دیابت نوع 1یا   T1DMناشی از تخریب خود ایمنی برگشت ناپذیر سلولهای بتا در پانکراس است که فرد را برای همیشه نیازمند به دریافت انسولین از منبعی خارج از بدن می کند. در یک مطالعه جدید، محققان انستیتوی علوم صنعتی دانشگاه توکیو دریافتند که قطر هیدروژلهای حاوی سلول های پیوندی، طول عمر این سلولها را پس از پیوند تعیین می کند، این اطلاعات راه را برای انجام سلول درمانی مؤثر برایT1DM می گشاید.

استراتژی های درمانی فعلی برایT1DM بر تجویز انسولین اگزوژن به موقع تمرکز دارند، و بار سنگینی را بر بیمار و همچنین سیستم مراقبت های بهداشتی وارد می کنند. هدف از انجام سلول درمانی، جایگزینی سلولهای بتای از دست رفته در لوزالمعده است، تا بیمار از دریافت انسولین بیرونی بی نیاز شود. اگرچه درمان جایگزینی سلولی به عنوان گزینه ای جذاب برایT1DM در نظر گرفته شده است، اما موفقیت بالینی آن با واکنش های بدن به اجسام خارجی با واسطه ایمنی محدود شده است.

دکتر Shoji Takeuchi، نویسنده مسئول این مطالعه گفت: سلول درمانی از سرنوشتی مشابه با پیوند عضو رنج می برد، که رد پیوند است. یکی از راه های کاهش این مسئله کپسوله کردن سلول های لوزالمعده در هیدروژل ها می باشد، البته این کار مانع از واکنش های بدن به جسم پیوند شده، نمی گردد. ما می خواستیم با بهینه سازی قطر هیدروژل ها ایمنی محافظتی طولانی مدتی را برای سلول های پیوند شده فراهم کنیم.

محققان فرض كردند كه قطر الیاف هیدروژل به طور بحرانی تعیین کننده ی میزان واکنش بدن به سلول خارجی پیوند شده است. آنها هیدروژلهای آلژینات باریم (Ba-Alg) را از فیبرهایی با قطرهای متغیر این ماده ساخته و به موش های عادی پیوند زدند، آنها آستانه ای را برای قطر این الیاف تعیین کردند که بالاتر از آن واکنش های ایمنی به طور قابل توجهی کاهش می یافت، و این آستانه به نظر می رسید 1.0 میلی متر باشد. محققان برای بررسی اینکه آیا برتری بیولوژیکی با هزینه ی بیوفیزیکی همراه است یا خیر، الیاف هیدروژل Ba-Alg با ضخامت 1.0 میلی متر و 0.35 میلی متر را به هم مقایسه کردند. نه تنها کار با فیبرهایی با ضخامت 1.0 میلی متر نسبت به ضخامت 0.35 میلی متر بر اساس معیارهای بیومکانیکی آسان تر بود، بلکه فیبرهایی با ضخامت 1.0 میلی متر به مولکول های کوچکی مانند گلوکز، انسولین و اکسیژن نیز اجازه عبور از غشای هیدروژل- برای برآورده نمودن نیاز سلول های محصور شده در داخل هیدروژل- را می داد.

اما آیا با این کار، سلول درمانی برایT1DM ، تسهیل می شود؟ محققان برای حل این مسئله ، سلولهای جزایر لوزالمعده ی موش را در هیدروژلی با ضخامت الیاف 1.0 میلی متر و 0.35 میلی متر قرار داده و آزمایش کردند که تا چه حد الیاف در ترشح انسولین هنگام تحریک با گلوکز خوب عمل می کنند. اگرچه سلول های هیدروژل با الیاف 0.35 میلی متر عملکرد بهتری داشتند اما سلول های درون هیدروژل با الیافی به قطر 1.0 میلی متر به اندازه کافی خوب عمل می کردند تا در مرحله بعدی آنها را در موش های دیابتی آزمایش کنند. سپس، محققان دو نوع هیدروژل را در حفره های داخل صفاقی موشهای دیابتی پیوند زدند و سطح قند خون غیرناشتای آنها را روزانه اندازه گیری کردند. نکته جالب توجه این بود که هیدروژلهای ساخته شده با الیافی با ضخامت 1.0 میلی متر، سطح قند خون موش های دیابتی را برای مدت زمانی چهار برابر طولانی تر از هیدروژلهایی با الیاف 0.35 میلی متر، به سطح طبیعی نزدیک کرد، و این نشان دهنده ی طول عمر بالاتر سلول های پیوند شده ای بود که در هیدروژلی با الیاف ضخیم تر محصور شده بودند. علاوه بر این، تجزیه و تحلیل میکروسکوپی هیچ شواهدی از واکنش بدن به جسم خارجی برای الیاف 1.0 میلی متری را نشان نداد، در حالی که به نظر می رسید واکنش بدن به الیافی با ضخامت 0.35 میلی متر با گذشت زمان شدیدتر می شود.

این نتایج قابل توجه است و نشان می دهد که چگونه محصورسازی سلولها با هیدروژل ساخته شده با الیافی به ضخامت 1.0 میلی متر، ایمنی محافظتی طولانی مدت بهتری را برای جزایر لوزالمعده فراهم می کند، در حالی که عملکرد آنها را نیز برای کنترل غلظت گلوکز خون در موش های دیابتی حفظ می کند. یافته های ما بینش جدیدی در مورد درمان مبتنی بر سلول درمانی دیابت نوع 1 ارائه می دهد.

منبع:

Watanabe, T., et al. (2020) Millimeter-thick xenoislet-laden fibers as retrievable transplants mitigate foreign body reactions for long-term glycemic control in diabetic mice. Biomaterials. doi.org/10.1016/j.biomaterials.2020.120162.

https://www.news-medical.net/news/20200615/Millimeter-thick-cell-laden-hydrogel-fiber-helps-control-blood-glucose-in-diabetic-mice.aspx