کارخانه های دارویی زنده ممکن است دیابت و سایر بیماری ها را درمان کنند

30مارس 2020 - مهندسان شیمی روشی را برای محافظت از سلولهای پیوند شده ی تولید کننده ی دارو در برابر حمله ی سیستم ایمنی ابداع کرده اند.

یکی از راههای امیدوار کننده برای درمان دیابت، پیوند سلولهای جزایر است، با این حال ، بیمارانی که چنین پیوندهایی را دریافت می کنند، باید برای جلوگیری از رد سلول های پیوند شده توسط سیستم ایمنی بدن، داروهای سرکوبگر سیستم ایمنی را بطور مادام العمر مصرف کنند، بنابراین اغلب از این روش درمانی استفاده نمی شود.

محققانMIT ، برای امکان پذیر شدن این نوع درمان، اکنون راهی را برای محافظت از این سلولهای درمانی در برابر سیستم ایمنی با استفاده از یک وسیله ی محافظ انعطاف پذیر ابداع کرده اند. این سیستم محافظ هنوز هم اجازه ی ورود اکسیژن و سایر مواد مغذی مهم را به داخل این محفظه برای بقای سلولهای پیوندی می دهد و این سلول ها می توانند انسولین یا پروتئین های دیگر را در هر زمان که بدن به آنها نیاز دارد به بیرون از محفظه ترشح کنند.

دکتر دانیل اندرسون نویسنده ارشد این مقاله، استادیار مهندسی شیمی، عضو انستیتوی تحقیقات جامع سرطان MIT و مؤسسه مهندسی پزشکی و علوم، می گوید: چشم انداز این تحقیق، داشتن یک کارخانه ی دارویی زنده است که بتوان بعنوان یک ایمپلنت، آن را در بدن بیماران قرار داد تا داروهای مورد نیاز بیمار را تولید و ترشح کند. ما امیدواریم که از این فناوری بتوانیم برای درمان بسیاری از بیماریها از جمله دیابت استفاده کنیم.

محققان با مطالعه ی موشها نشان دادند كه سلولهای انسانی با کمک مهندسی ژنتیك حداقل برای مدت پنج ماه در این کپسول محافظ زنده ماندند، آنها معتقدند كه این سلولها را می توانند برای مدت طولانی تری زنده نگاه دارند تا دستیابی به درمان طولانی مدت برای بیماریهای مزمنی مانند دیابت یا هموفیلی و بیماریهای دیگر میسر گردد.

این مقاله در مجله ی Nature Biomedical Engineering منتشر گردید.

اثر حفاظتی

بیماران مبتلا به دیابت نوع 1 معمولاً باید چندین بار در روز انسولین تزریق کنند تا قند خون خود را در حد سالم نگه دارند. از سال 1999 ، به تعداد کمی از بیماران مبتلا به دیابت، سلولهای جزایر پیوند شده اند که می توانند عملکرد لوزالمعده را که در این بیماران دچار نارسایی شده است، بر عهده بگیرند. در حالی که این روش درمان اغلب مؤثر است اما مصرف مادام العمر داروهای سرکوب کننده ی سیستم ایمنی باعث می شود بیماران در برابر عفونت آسیب پذیر باشند و عوارض جانبی جدی دیگری نیز برای آنها به همراه دارد.

چندین سال است که آزمایشگاه دکتر اندرسون در حال کار بر روی راه هایی برای محافظت از سلول های پیوند شده در برابر سیستم ایمنی میزبان است، به طوری که دیگر به مصرف داروهای سرکوب کننده ی سیستم ایمنی نیاز نباشد.

محققان برای محافظت از سلولهای ایمنی، سلولهای پیوند شده را درون دستگاهی که از الاستومرهای مستقر در سیلیکون (پلی دی متیل سیلوکسان) و یک غشای متخلخل ویژه ساخته شده است، قرار دادند. دکتر Suman Bose؛ دانشمند تحقیقاتی مؤسسه ی Koch و نویسنده اصلی این مقاله، می گوید: سختی این ایمپلنت تقریباً به اندازه ی سختی بافت است و شما آن را به اندازه کافی نازک می کنید تا بتواند در اطراف اندام بپیچد.

آنها سپس سطح بیرونی دستگاه را با یک مولکول دارویی کوچک به نام THPT پوشش دادند، زیرا در مطالعه ی پیشین، محققان کشف کرده بودند که این مولکول می تواند از تشکیل فیبروز( بافت زخم) که در نتیجه ی حمله سیستم ایمنی بدن به اشیاء خارجی ایجاد می شود، جلوگیری کند.

این دستگاه دارای غشای متخلخلی است که به سلولهای پیوند شده اجازه می دهد مواد مغذی و اکسیژن را از جریان خون بدست آورند. این منافذ باید به اندازه کافی بزرگ باشند تا مواد مغذی و انسولین از آن عبور کنند، اما به اندازه کافی کوچک باشند تا سلولهای ایمنی مانند سلولهایT نتوانند وارد این محفظه شده و به سلولهای پیوندی حمله کنند.

در این مطالعه، محققان پوشش های پلیمری را با منافذی به قطر 400 نانومتر تا 3 میکرومتر را آزمایش کردند و دریافتند که اندازه ی 800 نانومتر تا 1 میکرومتر، قطر مطلوبی برای این منافذ است. در این اندازه ، مولکول های کوچک و اکسیژن می توانند از غشا این محفظه عبور کنند و سلولهای T قادر به نفوذ نباشند. تاکنون اعتقاد بر این بود که منافذ 1 میکرومتری برای جلوگیری از رد سلولهای پیوند شده، بسیار بزرگ هستند.

ترشح دارو در صورت تقاضا

محققان در مطالعه ی موشهای صحرایی دیابتی نشان دادند كه جزایر موش پیوند شده در این میکروابزارها، سطح قند خون این حیوانات را در محدوده ی طبیعی برای بیش از 10 هفته حفظ می كند.

محققین همچنین این روش را با استفاده از سلولهای کلیوی جنینی انسانی که برای تولید گلبولهای قرمز اریتروپویتین (EPO) مهندسی شده اند، آزمایش کردند. اریتروپویتین هورمونی است که تولید سلول های قرمز خون را تقویت می کند و از آن برای درمان کم خونی استفاده می شود. این سلولهای انسانی درمانی، حداقل در مدت 19 هفته از آزمایش در موش ها زنده ماندند.

اندرسون می گوید: سلول های موجود در دستگاه به عنوان یک کارخانه عمل می کنند و به طور مداوم سطح بالایی ازاریتروپویتینرا تولید می کنند. این امر منجر به افزایش تعداد گلبول های قرمز در حیوانات تا پایان زمان آزمایش، گردید.

علاوه بر این، محققان نشان دادند كه آنها می توانند سلولهای پیوند یافته را برای تولید پروتئین تنها در پاسخ به درمان با یک مولکول دارویی كوچك برنامه ریزی كنند. به طور خاص، سلولها پیوند شده طوری مهندسی شدند که تنها هنگامی که به موش داروی داکسی سایکلین داده می شد، به تولیدEPO  می پرداختند. با این استراتژی می توان تنها در صورت نیاز، پروتئین یا هورمون تولید شده توسط سلولهای پیوندی را در اختیار موجود زنده قرار داد.

محققان می گویند این نوع "کارخانه ی دارویی زنده" می تواند برای درمان هر نوع بیماری مزمنی که در آن فرد به دوزهای مکرری از یک پروتئین یا یک هورمون نیاز دارد، مفید باشد. محققان در حال حاضر بر روی دیابت تمرکز کرده و در حال کار بر روی راه های افزایش طول عمر سلول های جزایر پیوند شده هستند.

دکتر Robert Langer، استاد موسسه ی Koch در MIT و نویسنده ی این مقاله می گوید: این هشتمین مقاله ی تیم ما در چهار سال گذشته است که در ژورنال Nature منتشر شده است که در آن در مورد جنبه های اساسی زیست سازگاری این ایمپلنت ها توضیحاتی ارائه شده است. ما امیدواریم و باور داریم که این یافته ها منجر به ایجاد ایمپلنت های فوق العاده زیست سازگار جدیدی برای درمان دیابت و بسیاری از بیماری های دیگر در سالهای آینده خواهد شد.َ

منبع:

https://www.sciencedaily.com/releases/2020/03/200330152124.htm