Исследования показывают, что такие клетки могут выживать в организме как минимум три месяца и вырабатывать достаточно инсулина для контроля уровня сахара в крови. Большинству людей с диабетом приходится тщательно следить за уровнем глюкозы и вводить инсулин несколько раз в день, чтобы предотвратить его повышение. В качестве возможной альтернативы таким инъекциям учёные из Массачусетского технологического института (MIT) разрабатывают имплантируемое устройство с клетками, вырабатывающими инсулин. Устройство инкапсулирует клетки, защищая их от иммунного отторжения, а также оснащено встроенным генератором кислорода, поддерживающим их жизнеспособность. Исследователи надеются, что это устройство позволит обеспечить долгосрочный контроль диабета 1 типа. В новом исследовании они показали, что инкапсулированные островковые клетки поджелудочной железы могут выживать в организме не менее 90 дней. У мышей, которым имплантировали устройство, клетки оставались функциональными и вырабатывали достаточно инсулина для контроля уровня сахара.
«Терапия островковыми клетками может стать революционным методом лечения. Однако существующие подходы требуют подавления иммунитета, что для некоторых пациентов может быть крайне тяжёлым», — говорит Дэниел Андерсон, профессор MIT. «Наша цель — дать пациентам преимущества клеточной терапии без необходимости иммуносупрессии».
Инсулин по требованию
Пересадка островковых клеток уже применяется для лечения диабета. Обычно такие клетки получают от доноров или выращивают из стволовых клеток. В обоих случаях пациентам требуется приём иммуноподавляющих препаратов, чтобы избежать отторжения.
Один из способов обойти это — заключить клетки в защитное устройство. Однако это создаёт новую проблему: оболочка может ограничивать поступление кислорода. В исследовании 2023 года учёные представили устройство с генератором кислорода. Он использует протонно-обменную мембрану, которая расщепляет водяной пар на водород и кислород. Водород безопасно рассеивается, а кислород поступает к клеткам через специальную мембрану. Ранее было показано, что такие клетки могут вырабатывать инсулин до одного месяца после имплантации.
Улучшение технологии
В новом исследовании учёные увеличили срок службы устройства, сделав его более герметичным и устойчивым к повреждениям. Также была улучшена электроника, обеспечивающая большую мощность для генерации кислорода. Имплант получает энергию беспроводным способом — через внешнюю антенну на коже. Оптимизация схем позволила увеличить подачу энергии и, соответственно, производство кислорода. Это помогло клеткам дольше выживать и эффективнее функционировать, увеличив выработку инсулина. Эксперименты на мышах и крысах показали, что устройство может работать не менее 90 дней после имплантации под кожу. За это время клетки вырабатывали достаточно инсулина для поддержания нормального уровня сахара.
Аналогичные результаты были получены с клетками, полученными из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток. В будущем это может обеспечить практически неограниченный источник клеток для терапии. Пока такие клетки не полностью устраняют диабет, но уже позволяют контролировать уровень глюкозы. «Мы надеемся, что при более длительном развитии клетки смогут вырабатывать ещё больше инсулина», — отмечают исследователи. Сейчас учёные работают над тем, чтобы увеличить срок службы устройства до двух лет и более.
Исследователи также рассматривают возможность использования этой технологии для доставки других терапевтических белков — антител, ферментов и факторов свертывания крови. «Мы считаем, что такие технологии могут позволить лечить заболевания, производя лекарства прямо внутри организма», — говорит Андерсон. «Это может заменить длительные и повторяющиеся инфузии». Исследование было частично профинансировано рядом научных и благотворительных организаций.
