允許細胞按需分泌胰島素

一種新裝置能增強移植細胞的營養運輸，改善胰島素分泌。圖片來源：美國布裡格姆婦女醫院/Randal McKenzie

目前，許多1型糖尿病患者不得不依靠胰島素泵維持日常的血糖水平。不過，好消息來了。近日，研究人員研發出一種新設備，可以持續地讓胰島素分泌細胞“沐浴”在需要的營養中，進而提高這些細胞的承載力、存活率和葡萄糖敏感性，并促使它們及時分泌或停止分泌胰島素。

“該設備有潛力成為一個自治系統，患者将不需要不斷地充填和替換胰島素盒。”參與了該研究的韓國仁川國立大學的Kisuk Yang說。而且，這種設備可能對某些糖尿病患者特别有用，他們的血糖水平會出現不可預測的波動。

全世界有超過4000萬人患有1型糖尿病。這種自身免疫性疾病的患者，其胰腺中産生胰島素的β細胞被免疫系統破壞。目前，科學家已經研發出一種名為MED的裝置，它能用來容納和保護胰島素分泌細胞。就像騎士穿的盔甲，MED在保護細胞免受宿主免疫系統攻擊的同時，允許營養物質進出，使細胞得以繼續生存。但這種醫療器械有局限性——目前，隻有少數細胞可以借助MED接收營養物和氧氣，并反過來分泌胰島素，因此将此類設備用于人體一直是一個挑戰。

此次，來自美國布裡格姆婦女醫院、哈佛大學和馬薩諸塞大學醫學院等機構的研究人員合作設計了一種對流增強MED（ceMED）。在動物模型中，該設備在植入後能讓小鼠胰島素分泌細胞快速對血糖水平作出反應。近日，研究結果發表于美國《國家科學院院刊》。

“由于最近的進展，我們越來越接近擁有無限來源的β樣細胞，下一個挑戰是如何以一種微創、長壽命、功能最大化的方式将這些細胞導入體内。”論文通訊作者Jeff Karp說。

“幹細胞衍生的胰島能用于治療1型糖尿病，現在我們需要找到一種方法保護這些細胞免受免疫排斥，并在移植後最大限度地提高它們的生存和功能。”論文合作者、哈佛大學的Doug Melton說，“ceMED可能是實現這些目标的可行方法。”

研究人員表示，ceMED能通過連續流動的液體向被封裝的細胞提供營養，允許多層細胞生長和生存。該團隊的原型機有兩個重點部分—— 一個平衡室（EqC），收集周圍環境的營養物質；一個細胞室（CC），容納受保護的細胞。

EqC被包裹在聚四氟乙烯中，這是一種可選擇性允許液體進入孔隙的半透膜。CC周圍的額外内膜能選擇性地允許營養物質運輸和避免免疫反應。灌注液體流經孔隙到達CC，其營養物濃度與植入物周圍組織相似。這些孔隙允許胰島素和葡萄糖自由通過，但不允許關鍵免疫分子攻擊被包裹的細胞。

研究人員表示，與傳統胰島素泵相比，該設備有許多優點，例如，允許細胞按需分泌胰島素，并在血糖水平下降時迅速停止分泌。在1型糖尿病鼠模型中，ceMED可以提高細胞的存活率和胰島素分泌，并且小鼠在移植兩天後開始降低血糖水平。（唐一塵)

來源： 《中國科學報》

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