Вырабатывающий инсулин имплантат: надежда для диабетиков 1 типа
Диабет 1 типа – широко распространенная патология, которая делает ежедневную жизнь людей очень сложной из-за необходимости постоянного контроля уровня глюкозы в крови.
В течение трех последних лет ведется работа над проектом, который должен завершиться созданием имплантата, вырабатывающего инсулин. Над ним работают биоинженеры из Университета Райса (партнерство лабораторий Омида Вейсе и Джордана Миллера при поддержке гранта JDRF). Для этого используется 3D-печать и интеллектуальные биоматериалы.
В задачу имплантата входит определение и регулирование уровня глюкозы в крови в соответствии с потребностями инсулина в определенный момент времени. Для этого разработчики планируют использовать производящие инсулин бета-клетки, которые получены из стволовых клеток человека.
Вейсе более десяти лет разрабатывает биоматериалы, которые защищают имплантированные клеточные методы лечения от иммунной системы. Миллер более 15 лет исследует методы 3D-печати тканей с сосудистой сетью или сетями кровеносных сосудов.
Вейсе говорит, что для повторения имплантатом действий поджелудочной железы необходима сосудистая сеть, такая же как у нее. Клетки поджелудочной железы организованы особым образом, поэтому необходимо печатать в той же ориентации, которая существует в природе.
На какой стадии находится проект
Сейчас цель Вейсе и Миллера – показать, что их имплантаты могут адекватно регулировать уровень глюкозы в крови на примере больных диабетом грызунов на протяжении не менее полугода. Для этого созданные учеными бета-клетки должны быть способны реагировать на любые изменения уровня сахара в крови.
Имплантированные клетки должны быть размещены очень близко к кровеносному сосуду – на расстоянии до 100 мк, чтобы отслеживать и быстро реагировать на происходящие изменения уровня глюкозы в крови.
Бета-клетки защищены специальным веществом – гидрогелем, разработанным Вейзехом, который также является научным сотрудником научно-исследовательского института профилактики рака Техасского университета. У гидрогеля достаточно маленького размера поры для того, чтобы не быть атакованными иммунной системой. Однако их размер не является преградой для инсулина и других необходимых веществ.
Имплантат не должен допускать слишком медленной реакции на повышенный или пониженный уровень сахара в крови. По словам Вейсе, именно адекватная скорость реакции является самой большой проблемой разработки. Ее может решить включение в имплант кровеносных сосудов. Разработчики технологии рассчитывают, что имплантированные бета-клетки с включенными кровеносными сосудами будут вести себя в точном соответствии с функционированием поджелудочной железы.
Что собой представляет диабет 1 типа
Диабет 1 типа относится к числу аутоиммунных патологий. Он характеризуется снижением выработки инсулина поджелудочной железой, является одной из ведущих причин многих осложнений и болезней со стороны сердца и почек и может приводить к слепоте и необходимости ампутации ног.
Распространенность сахарного диабета в мире в среднем составляет 1-8,6%. Согласно данным ВОЗ, преждевременная смертность, связанная с заболеванием, с 2000 по 2016 г. возросла на 5%.
Сахарный диабет лечится при помощи инъекций инсулина. Однако сложность составляет сбалансированность дозы вводимого инсулина с приемом пищи, физическими нагрузками и другими видами активности. По оценкам исследований, в США менее одной трети диабетиков постоянно достигают целевого уровня глюкозы в крови.
