کپسول جلبک دریایی راهی برای یک زندگی بدون تزریق برای بیماران دیابتی

 29 دسامبر 2015- روش میکرواینکسپولاسیون که توسط محققان موسسه ی فناوری و تحصیلات  تکمیلی اوکیناوا(OIST) ابداع شده است، می تواند به غلبه بر چالشهای اصلی در پیوند جزایر لانگرهانس کمک کند.

دیابت یکی از علل اصلی مرگ ومیر است. در بیماران مبتلا به دیابت نوع 1 سلولهای سازنده ی انسولین توسط سیستم ایمنی تخریب می شوند و این افراد به تزریق روزانه ی انسولین برای ادامه ی حیات خود نیاز دارند. پیوند جزایر پانکراس یک راه درمان موثراست که می تواند به طور چشمگیری نیاز به دوز روزانه ی انسولین را کاهش یا حتی فرد را از وابستگی به انسولین  خارجی بی نیاز کند.

 اگر چه روش پیوند درسالهای اخیر پیشرفتهای زیادی کرده است اما جمع آوری، حفظ وحمل ونقل این سلولها همچنان بسیار چالش آفرین است.

نتایج تحقیق اخیر که درمجله ی Advanced Healthcare Materialsمنتشر شده، حاصل همکاری محققان موسسه ی OISTو محققان دانشگاه Washingtonو Wuhanاست که راه حلی را برای این مشکلات پیشنهاد می کند.

واحد میکرو- بیو-نانوسیال موسسه ی OISTپلت فرم میکروسیال جدیدی را ابداع  کرده است که اجازه  می دهد ذرات کوچک یا سلولها  با کپسول آلژینات انکپسوله شوند.

 تولید و ترشح  انسولین در پانکراس (یک غده ی درون ریز در دستگاه  گوارش) انجام می شود. سلولهای  ترشح کننده ی انسولین بصورت خوشه هایی در جزایر پانکراس قرار دارند. با وجود نقش حیاتی این سلولها در سلامت موجود زنده، این جزایر تنها درصد کوچکی از بافت پانکراس را بخود اختصاص داده است.

پیوند سلولهای جزایر نیازی به مداخلات جراحی گسترده ندارد و غالباً تحت یک بی حسی موضعی صورت می گیرد، این روش ارزان تر و بسیار ایمن تر از پیوند کل پانکراس است. متاسفانه ازآنجائیکه تنها از سلولهای جزایر انسانی می توان برای این پیوند استفاده کرد، مشکل اصلی کمبود پانکراس اهدایی است.

انجماد عمیق یا Cryopreservationروشی است که معمولاً برای حفظ و نگهداری وحمل و نقل سلولهای جزایز استفاده می شود. اما این روش کاملاً ایمن نیست. شاید تصور کنید انجماد در˚190- سلسیوس می تواند بسیار خطرناک باشد اما سلولها این شرایط را بخوبی  تحمل می کنند اما این خود روند انجماد(  15- تا ˚60-درجه ی سلسیوس) است که بیشترین چالش را ایجاد می کند. در حین سرد شدن سلولها، آب اطراف آنها نیز منجمد می شود با تشکیل کریستالهای یخ با لبه های تیز، غشاء سلول در معرض خطر سوراخ شدن قرار می گیرد این موضوع حیات سلولها را به خطر می اندازند. این موضوع همچنین  درهنگام خارج شدن از حالت انجماد نیز مشکل آفرین است.

 یک گروه چند رشته ای ازمحققان به رهبری پرفسور Amy Shenرئیس واحد میکروبیونانوسیالات درمرکزOIST،روش جدید Cryopreservationرا برای کمک به حفاظت از سلولهای جزایر  پانکراس در برابر تخریب کریستالهای یخ و همچنین تسهیل ارزیابی زمان واقعی از زنده ماندن سلولها  ابداع کردند. علاوه براین، روش جدید به کاهش خطر رد پیوند کمک کرده و به نوبه خود استفاده از داروهای  سرکوبگر سیستم  ایمنی را که می تواند برای سلامت بیمارمضر باشد، کاهش می دهد.

 در این تکنیک جدید از یک دستگاه droplet microfluidicبرای اینکپسوله کردن سلولهای جزایر  درون هیدروژلی که از آلژینات ساخته شده است، استفاده می شود. آلژینات یک پلی مر طبیعی است که  از جلبک دریایی استخراج می گردد. این کپسولها دارای  میکروساختار منحصر بفردی هستند: یک شبکه ی متخلخل و مقدار قابل توجه از آب غیر قابل انجماد.

درون این هیدروژل سه نوع آب وجود دارد: آب آزاد، آب قابل انجماد متصل و آب غیرقابل انجماد  متصل. آب آزاد بطور معمولی درصفر درجه منجمد شده و کریستالهای یخ را ایجاد می کند. آب قابل انجماد متصل نیز کریستالیزه می شود اما نقطه ی انجمادش پایین تر است . آب غیر قابل انجماد متصل از سلولها در برابر تخریب حاصل از تشکیل کریستالهای یخ محافظت می کند و نیاز به محافظ انجماد یا cryoprotectants( مواد ویژه ای که برای به حداقل رساندن یا جلوگیری ازتخریب حاصل از انجماد  استفاده می شود و در غلظت بالا می تواند بسیار سمی باشد) را کاهش می دهد.

نوآوری دیگری که توسط این گروه پیشنهاد گردید استفاده از رنگ فلورنست حساس به اکسیژن در کپسولهای هیدروژل است. ساختار متخلخل این کپسولها از ورود اکسیژن به سلولها جلوگیری نمی کند. این رنگ مانند سنسور اکسیژن جزایر تکی در زمان واقعی عمل می کند. فلورسانس نشان می دهد سلولها  اکسیژن مصرف می کنند و در نتیجه زنده  و سالم هستند، این یک روش ساده و از نظر زمانی کار آمد و ارزان برای ارزیابی زنده ماندن جزایر و جمعیت کلی سلولها است.

 اینکسپولاسیون جزایر خطر رد پیوند سلولها را توسط گیرنده کاهش می دهد. کپسول هیدروژل به آسانی به مولکولهای کوچک مانند مواد مغذی و ترشحات جزایر اجازه ی عبور از غشاء را می دهد اما از تماس مستقیم  بین جزایر پیوند شده وسلولهای میزبان جلوگیری میکند.

 اینکسپولاسیون همچنین از حمله ی سیستم ایمنی به سلولهای پیوندی جلوگیری می کند. روش  اینکپسولاسیون می تواند به غلبه بر چالش های اصلی در پیوند پانکراس از جمله کمبود سلولهای جزایز، فقدان روشهای ساده و قابل اعتماد برای کنترل سلولها،  بخصوص  برای ارزیابی  جزایر بصورت  مجزا، کمک کند. این روش امید به بازگشت به یک زندگی  طبیعی و فارغ از تزریق انسولین را برای  بیماران دیابت نوع 1 زیادتر کرده است.

منبع:

www.medicalnewstoday.com/releases/304561.php