Nowa nadzieja dla cukrzyków: Implantowalna fabryka insuliny

Naukowcy Massachusetts Institute of Technology (MIT) opracowali miniaturowe urządzenie, które może pomóc milionom pacjentów chorym na cukrzycę. W jego wnętrzu znajdują się zamknięte w kapsułkach komórki produkujące insulinę oraz miniaturowy agregator tlenu, który utrzymuje komórki przy życiu.

Problem

Większość pacjentów z cukrzycą typu 1 musi stale monitorować poziom glukozy we krwi i wstrzykiwać sobie insulinę co najmniej raz dziennie, co jest bardzo uciążliwe. Jednak nawet skrupulatnie realizowane pomiary i dyscyplina pacjentów nie dorównują precyzji trzustki w regulowaniu poziomu insuliny.

Jednym z nowych podejść do leczenia cukrzycy typu 1 jest wszczepianie komórek wysp trzustkowych wytwarzających insulinę. Ta obiecująca metoda rozbija się o jedno ograniczenie: transplantowanym komórkom w końcu brakuje tlenu i przestają produkować insulinę.

Rozwiązanie

Dlatego inżynierowie z MIT zaprojektowali wszczepialne urządzenie zawierające setki tysięcy komórek wysepek produkujących insulinę i własną fabrykę tlenu, która produkuje go w procesie rozszczepiania pary wodnej znajdującej się w organizmie.

W eksperymentach wykazano, że po wszczepieniu urządzenia myszom chorym na cukrzycę, w ich organizmach, przez co najmniej miesiąc utrzymywał się stabilny poziom glukozy we krwi. Naukowcy planują teraz stworzyć większą wersję urządzenia, wielkości gumy do żucia, która ostatecznie mogłaby zostać przetestowana na ludziach.

– To jak żywe urządzenie medyczne, które jest wykonane z ludzkich komórek wydzielających insulinę, wraz z elektronicznym systemem podtrzymywania życia. Jesteśmy optymistami, że technologia może pomóc pacjentom – mówi Daniel Anderson, profesor na Wydziale Inżynierii Chemicznej MIT, autor badania. Chociaż naukowcy koncentrują się głównie na leczeniu cukrzycy, tego rodzaju urządzenie można również dostosować do leczenia innych chorób, które wymagają wielokrotnego dostarczania białek terapeutycznych.

Przeszczepione komórki nie bez przyczyny są umieszczone w zamkniętym urządzeniu – wprowadzone do organizmu wywołują reakcję immunologiczną. Można ją co prawda ograniczyć stosując leki immunosupresyjne, ale ryzyko jest ogromne. Nowe podejście rozwiązuje ten problem, ale wymaga stworzenia niezawodnego źródła tlenu dla znajdujących się w odseparowanym środowisku komórek. Wcześniej proponowane rozwiązania posiadały np. komorę tlenową. Tutaj z kolei wadą była konieczność jej systematycznego ładowania. W jeszcze innym przypadku badacze opracowali implanty zawierające odczynniki chemiczne, które mogą generować tlen, ale ich żywotność też jest bardzo ograniczona.

Co dalej?

Zespół MIT przyjął inne podejście, dzięki któremu mini-fabryka może generować tlen w nieskończoność dzięki mechanizmowi rozszczepiania wody. Umożliwia go membrana protonowymienna – technologia pierwotnie wykorzystywana do generowania wodoru w ogniwach paliwowych. Membrana rozdziela parę wodną występującą obficie w organizmie na wodór, który w nieszkodliwy sposób ulega dyfuzji, oraz tlen trafiający do komory magazynowej i zasilający komórki wysepek przez cienką, przepuszczalną dla tlenu membranę.

Czytaj także: Czy AI pozwoli wyeliminować klawiatury z gabinetów lekarskich? Jest duża szansa