Mulți dintre voi, care sunt afectați direct de diabet, v-ați așteptat la progrese semnificative și la un răspuns la întrebarea când pacienții își vor putea controla nivelul de zahăr cu insulele încapsulate.

insulelor pancreatice

Din păcate, această întrebare nu are încă un răspuns clar. Scopul acestui articol este de a explica cititorilor revistei Diabetik care este situația actuală în cercetarea acestui subiect în lume, sarcinile Institutului de polimeri SAS și, de asemenea, de a clarifica care este complexitatea soluției și De ce.

Incapsularea insulelor pancreatice

Am adus subiectul încapsulării insulelor pancreatice în atenția publicului slovac în urmă cu aproximativ șase ani, prin diferite mijloace de informare, precum și prin înființarea fondului non-investițional Cukrovka n.f. (www.cukrovkanf.sk; pe acest site web oferim informații de bază despre munca noastră și ce se întâmplă în lume în tema transplantului de insule încapsulate). Acest lucru a fost ulterior după câțiva ani de muncă inițiată pe această temă în Slovacia la Institutul de polimeri al Academiei de Științe Slovace din 2002.

Munca noastră și capacitatea de a controla nivelul zahărului în acest mod au ajuns în atenția celor care urmăresc toate noutățile despre noile tehnologii pentru a îmbunătăți controlul zahărului. Am scris cititorilor revistei Diabetik despre principiul utilizării insulelor încapsulate pentru tratamentul diabetului. 1-2/2012). Echipa Institutului de polimeri din Academia Slovacă de Științe lucrează în continuare intens la această cercetare, în cooperare cu importante locuri de muncă din lume care se ocupă de această problemă.

Tratamentul cu insule pancreatice

Principiul controlului nivelului de zahăr din sânge de către insulele pancreatice a fost formulat în urmă cu patruzeci de ani. Acest principiu se bazează pe transplantul insulelor funcționale pancreatice la un pacient cu diabet zaharat de tip I, insulele transplantate monitorizând continuu nivelul zahărului din sânge ca un pancreas sănătos.

Aceste insule trebuie protejate de recunoaștere și distrugere de către sistemul imunitar. Prima modalitate de protecție împotriva sistemului imunitar sunt imunosupresoarele, asemănătoare cu transplantul de diferite organe ale corpului. Această soluție este în prezent testată clinic. Transplantul insulelor pancreatice umane în ficat s-a făcut cu succes de atunci 2000, când așa-numitul Protocolul Edmonton în Canada.

Insulele funcționează în medie de 3 ani, iar controlul zahărului se realizează la 44% dintre pacienții diabetici. Unele echipe declară pacienți cărora li s-a controlat glicemia de mai bine de 5 ani. Insulele transplantate asigură continuu niveluri normale de zahăr, încetinesc, opresc și chiar corectează simptomele complicațiilor secundare care apar din diabet. În ultimii ani, rezultatele clinice ale transplantului de insule sunt comparabile cu transplantul pancreatic ca organ întreg. Aceste rezultate indică în mod clar că controlul nivelului de zahăr de către insulele transplantate este o soluție în tratamentul diabetului.

Combaterea imunității

Problema cu protocolul Edmonton este imunosupresoarele, ale căror efecte secundare sunt nedorite și, prin urmare, se caută modalități de a le evita. În prezent, principiul de bază pentru protecția imună a insulelor transplantate este încapsularea lor într-o membrană semipermeabilă. Membrana pătrunde insulina, glucoza, nutrienții și oxigenul și împiedică trecerea sistemului imunitar. Insulele încapsulate sunt apoi capabile să controleze nivelurile de zahăr pe termen lung ca insule într-un pancreas sănătos, fără a fi nevoie de imunosupresoare.

Deși principiul este simplu și într-un fel simplu, găsirea unei soluții s-a dovedit problematică. În timp ce studiile clinice cu insulițe neîncapsulate s-au dovedit a duce la transplanturi pe termen lung de control al zahărului, până în prezent, în ciuda câtorva zeci de studii clinice ale zilei, un astfel de rezultat pozitiv nu a fost obținut cu insulele încapsulate.

Consorțiul de încapsulare JDRF

Fundația pentru Cercetarea Diabetului Juvenil, JDRF, este o fundație care este în prezent organizația de lider în cercetarea în tratamentul diabetului de tip 1 (www.jdrf.org). În r. În 2013, a fost înființat Consorțiul de încapsulare JDRF, care a reunit echipe academice și corporative pentru a accelera soluțiile prin colaborarea și schimbul de cunoștințe între diferitele grupuri de experți care lucrează la încapsularea insulelor pancreatice.

Cercetarea se concentrează în principal pe următoarele domenii:

(1) sursa celulelor producătoare de insulină, viabilitatea și funcționalitatea acestora după încapsulare și transplant, (2) materiale pentru încapsularea celulelor producătoare de insulină în așa-numitele microcapsule,

(3) materiale pentru încapsularea celulelor producătoare de insulină în așa-numitele macrocapsule.

Notă Site-ul web JDRF prezintă un scurt videoclip https://vimeo.com/119461433, care specifică principiile micro- și macroincapsulare a insulelor pancreatice.

Sursa celulelor producătoare de insulină

De la începutul cercetării, a fost clar că insulele pancreatice izolate din pancreasul donatorilor umani ar putea să nu fie suficiente din cauza numărului de pacienți diabetici de multe ori numărul de donatori. Prin urmare, se acordă o atenție constantă definirii de noi surse de celule. Progresele înregistrate în biologia celulară în ultimii ani au condus la protocoale în care celulele producătoare de insulină au fost obținute din diferite celule stem. Există multe locuri de muncă în lume care se ocupă de această problemă.

În ianuarie 2016, un articol din Nature Medicine a fost publicat în colaborare cu MIT, Harward, UIC Chicago și alte instituții majore, care descrie utilizarea celulelor beta încapsulate derivate din celule stem embrionare umane. Aceasta este o constatare fundamentală, deoarece este posibil să existe un număr nelimitat de celule disponibile și a confirmat, de asemenea, posibilitatea de a controla nivelul zahărului la animalele experimentale după încapsularea lor în microcapsule polimerice.

Insulele izolate din pancreasul de porc au fost testate ca o altă sursă de celule de câțiva ani, iar această strategie a câștigat, de asemenea, acceptarea studiilor clinice (produsul Diabecell al Diatranz Otsuka Ltd, http://www.dolglobal.com). În general, lucrul pentru identificarea sursei de celule producătoare de insulină pe baza concentrației de glucoză pare să fi făcut progrese semnificative. Trebuie subliniat din nou că controlul nivelurilor de zahăr de către celulele beta derivate din celulele stem necesită protecție împotriva sistemului imunitar prin încapsulare.

Protecție imună în microcapsule

Mai multe insule pancreatice sunt încapsulate în microcapsule sferice care măsoară 100 micrometri la milimetri. Microcapsulele polimerice au fost primul material conceput pentru protecția imunitară a insulelor transplantate, iar interesul pentru ele este încă intens în zilele noastre. Printre alte articole, acest lucru este documentat în articolele publicate recent în revista Nature, atât în ​​ceea ce privește noile posibilități sintetice pentru obținerea materialelor gelifiante modificate chimic care prezintă biocompatibilitatea dorită după implantare, cât și în ceea ce privește geometria microcapsulei, unde s-au obținut dovezi experimentale dimensiunile microcapsulelor oferă un grad mai mare de biocompatibilitate.

Realizarea biocompatibilității necesare, i. gradul de toleranță al microcapsulei ca biomaterial în contact cu țesutul este o problemă primară pe care se concentrează cercetările actuale. În ultimii ani, s-au efectuat transplanturi clinice cu insulițe încapsulate la pacienții diabetici cu diabet de tip I la locul de muncă din Perugia, Italia (Prof. R. Calafiore în 2006 și 2011), în Sydney, Australia (Prof. B. Tuch în 2009), la Bruxelles, Belgia (Prof. D. Pipeleers în 2013) cu insule umane și în Auckland, Noua Zeelandă (Living Cell Technology Ltd, acum Diatranz Otsuka Ltd, cu Diabecell din 2010) cu insule de porc.

Aceste studii clinice nu au controlat nivelul zahărului în niciun caz și, în unele cazuri, s-au obținut stări de hipoglicemie reduse. În general, aceste studii clinice sunt considerate sigure pentru pacient în ceea ce privește transplantul, dar motivul pentru care insulele încapsulate nu au furnizat reglarea zahărului rămâne discutabil. În prezent, pe lângă biocompatibilitatea materialului de încapsulare și caracteristicile sale fizico-chimice, sunt testate problemele legate de supraviețuire și funcționarea insulelor încapsulate. Este important ca insulele să fie izolate de înaltă calitate și, după încapsulare și transplant, să aibă o cantitate suficientă de oxigen în plus față de nutrienți și să prevină pierderea treptată a funcției și moartea, rezultând în producerea de substanțe cu greutate moleculară mică din insule. care stimulează răspunsul imun.

Protecția imună a insulelor pancreatice în macrocapsule

Alte macrocapsule polimerice testate clinic cunoscute în prezent sunt, în special, Encaptra® by Viacyte (www.viacyte.com) și Sernova's Cell Pouch System (www.sernova.com). Ele diferă în ceea ce privește materialele, metoda de implantare și sursa de celule utilizate. În 2015, Centrul de Cercetare a Diabetului din Miami a testat clinic principiul BioHub, care folosea material natural biodegradabil pentru a captura insulele de pe omentul pacientului (http://www.diabetesresearch.org/biohub). În viitor, o combinație a principiului macrocapsulelor cu microencapsulare sau nanoencapsulare (adică acoperirea insulelor individuale cu o membrană polimerică) este considerată pentru a obține o protecție imunitară îmbunătățită a insulelor încapsulate în macrocapsule.

Poziția Institutului de polimeri SAS

Echipa științifică a Departamentului pentru Dezvoltarea Biomaterială a Institutului de Polimeri din Academia Slovacă de Științe are o poziție importantă în lumea încapsulării insulelor pancreatice datorită expertizei în chimia polimerilor axată pe dezvoltarea microcapsulelor polimerice și procesul de insulă pancreatică încapsularea. Ca membru al consorțiului Chicago Diabetes Project, care s-a format acum aproximativ 10 ani sub conducerea prof. J. Oberholzer de la UIC Chicago și prin principiul său a fost predecesorul actualului Consorțiu de încapsulare JDRF, am obținut rezultate promițătoare cu maimuțe și microcapsule produse la institutul nostru. În urma formării consorțiului de încapsulare JDRF, am prezentat un proiect pentru a demonstra în acest model preclinic biocompatibilitatea materialului din acest model preclinic pentru protecția imunitară a insulelor izolate din pancreasul de maimuță, care este un model pentru insulele umane încapsulate transplantat la pacienți umani.

Am reușit să obținem acest proiect și principalele activități dintre UIC Chicago, Institutul de Polimeri SAS și NTNU Trondheim în cadrul Consorțiului de încapsulare JDRF au început în 2015. Primele transplanturi în maimuțe au condus la rezultate care au indicat o stabilitate insuficientă a microcapsulelor utilizate și trebuie să crește calitatea până atunci. microcapsule preparate. În ultimele luni, am lucrat la optimizarea procesului de formulare și încapsulare, înțelegând mai detaliat procesul complex de pregătire a microcapsulelor, dezvoltând mai multe metodologii pentru caracterizarea sistematică a microcapsulelor pregătite și optimizând procesul de încapsulare. Această fază a proiectului ne-a demonstrat încă o dată că este o problemă științifică foarte complexă care necesită dobândirea de cunoștințe și o abordare științifică sistematică. În prezent suntem aproape de a relua experimentele pe primate. În r. 2016 intenționăm să arătăm viabilitatea și funcționalitatea insulelor transplantate încapsulate în acest model preclinic.

O parte din activitățile noastre din cadrul Consorțiului de încapsulare JDRF este de a furniza expertiza noastră altor membri ai consorțiului în ceea ce privește utilizarea și caracterizarea materialelor polimerice, microcapsulelor și procesul de încapsulare. Aceste activități indică poziția importantă a Institutului de polimeri al Academiei Slovace de Științe în tema tratamentului diabetului cu insulițe încapsulate.

Institutul de polimeri al Academiei Slovace de Științe, cu participarea sa la Consorțiul de încapsulare al Academiei Slovace de Științe și la comunicarea pe termen lung cu locuri de muncă importante din lume, îndeplinește rolul unui fel de punte de legătură între Slovacia și lumea actuală tendințe în acest domeniu. Utilizarea cunoștințelor globale și a tuturor expertizelor necesare este o condiție prealabilă pentru rezolvarea problemelor actuale și trecerea la studii clinice de succes care vor duce la controlul zahărului la pacienții diabetici cu insulițe încapsulate.