یک دستگاه قابل کاشت می تواند راه را برای درمان مداوم دیابت بدون تزریق هموار کند

تزریق مکرر انسولین برای بسیاری از بیماران دیابتی واقعیتی ناخوشایند، هرچند ضروری است دیابت نوع 1. با این حال، فناوری جدید ممکن است با درمان یکباره بیماری، واقعیت متفاوتی را برای این بیماران ایجاد کند.

محققان موسسه فناوری ماساچوست (MIT) یک دستگاه قابل کاشت ابداع کرده اند که می تواند در درازمدت انسولین را برای بدن فراهم کند. این ایمپلنت برای محافظت از سلول‌های تولیدکننده انسولین یا جزایر در برابر آسیب‌رسانی به پاسخ‌های ایمنی طراحی شده است، در حالی که به طور مداوم برای حمایت از آنها اکسیژن تولید می‌کند. نتایج یک مطالعه در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم نشان داد که سلول های پیوند شده در دستگاه قادر به زنده ماندن و تولید انسولین در حیوانات به مدت یک ماه هستند.

دانیل اندرسون، دکترای مهندسی شیمی در MIT و نویسنده ارشد، گفت: «ما اولین دستگاهی را توسعه داده‌ایم که اکسیژن تولید می‌کند و سلول‌های جزایر را برای مدت طولانی بدون سیم زنده نگه می‌دارد. از مطالعه

در دیابت نوع 1، سیستم ایمنی بدن را روشن می کند، سلول های جزایری در پانکراس را از بین می برد و توانایی بدن برای تولید انسولین، هورمونی که قند خون را تنظیم می کند، مهار می کند. درمان استاندارد معمولاً به بیماران نیاز دارد که چندین بار در روز انسولین تزریق کنند، اما محققان به دنبال راه‌حل طولانی‌مدتی هستند که از نظر جسمی و ذهنی کمتر بر بیماران تأثیر بگذارد – جایگزینی سلول‌های جزیره‌ای تخریب‌شده.

با اينكه پیشرفت اخیرپیوند جزایر همچنان یک چالش مهم است. این سلول ها نیاز به محافظت در برابر سیستم ایمنی دارند و در حالی که داروهای سرکوب کننده سیستم ایمنی می توانند از حملات خصمانه جلوگیری کنند، این داروها برای همه بیماران مناسب نیستند زیرا می توانند عوارض جانبی شدیدی ایجاد کنند. محصور کردن سلول‌ها در دستگاه‌های کاشتنی یک استراتژی دیگر است، اما این محافظت همچنین می‌تواند سلول‌ها را از اکسیژن قطع کند و در نهایت باعث مرگ جزایر شود.

در مطالعه جدید، نویسندگان طرحی برای رساندن اکسیژن در محل به سلول های محصور شده با استفاده از منبع فراوان دیگری در بدن، آب، طراحی کردند.

ایمپلنت نمونه اولیه بیوالکترونیک آنها، که تقریباً به اندازه یک چهارم است، دارای الکترودی است که جریان الکتریکی را از طریق مولکول های آب مجاور می فرستد و آنها را به هیدروژن و اکسیژن تقسیم می کند. در زیر الکترود، محفظه‌های حاوی سلول‌های جزایر در غشاهای قابل نفوذ اکسیژن محصور شده‌اند و اجازه می‌دهند اکسیژن به آنها برسد.

برای حفظ یک طراحی ساده و بی سیم، محققان دستگاه را بدون باتری داخلی ساختند. در عوض، یک منبع تغذیه خارجی امواج رادیویی را منتشر می کند که توسط گیرنده روی دستگاه گرفته می شود و جریان الکتریکی تولید می کند. این فرآیند که به عنوان کوپلینگ القایی شناخته می شود، معمولاً برای شارژ بی سیم تلفن های هوشمند و سایر دستگاه ها استفاده می شود.

نویسندگان استراتژی خود را با بارگذاری دستگاه‌هایی با سلول‌های جزایر موش و کاشت آن‌ها در مدل دیابتی موش آزمایش کردند. در طول یک ماه، آنها سطح قند خون موش‌های تحت درمان را اندازه‌گیری کردند که در عرض یک روز به سطح طبیعی کاهش یافت و تا دو روز پس از برداشتن ایمپلنت‌ها در آنجا باقی ماند.

در یک آزمایش جداگانه، تیم دوز بالایی از گلوکز را به موش‌های دیابتی تزریق کردند که باعث افزایش سطح قند خون آنها شد. مانند موش‌های سالم، موش‌های دارای ایمپلنت انسولین کافی تولید کردند تا به سرعت قند خون خود را به سطح سالمی اصلاح کنند.

اندرسون گفت، این موفقیت اولیه در موش ها، تیم را برای کار آینده در حیوانات بزرگتر در دوره های زمانی طولانی تر آماده می کند. این مراحل بعدی منجر به بسته بندی سلول های بیشتری در ایمپلنت می شود و در عین حال اندازه کلی ایمپلنت را کوچک نگه می دارد.

دکتر جسیکا فالکون، مدیر برنامه تجهیزات پزشکی موسسه ملی تصویربرداری زیست پزشکی و مهندسی زیستی (NIBIB) گفت: «این دستگاه به مجموعه‌ای از چالش‌هایی که محققان برای مدت طولانی با آن دست و پنجه نرم کرده‌اند، رسیدگی می‌کند. این تحقیق این پتانسیل را دارد که روزی بار مدیریت مداوم انسولین را برای بیماران کاهش دهد و همچنین ممکن است درمان هایی را برای بیماری های دیگر ارائه دهد.

این تحقیق توسط کمک‌های مالی NIBIB (R01EB031992، K99EB032427، و K99EB025254)، بنیاد تحقیقات دیابت نوجوانان (3-SRA-2022-1098-SB و 3-PDF-2022-1138-AN)، و هارونای (Haronary) تامین شد. ب. تراست خیریه هلمزلی (2102-04997).

این نکته برجسته علمی یک کشف تحقیقاتی بزرگ را توصیف می کند. تحقیقات پایه درک ما از رفتار و زیست‌شناسی انسان را افزایش می‌دهد، که زیربنای پیشرفت راه‌های جدید و بهتر برای پیشگیری، تشخیص و درمان بیماری است. علم یک فرآیند غیرقابل پیش بینی و تدریجی است – هر مطالعه علمی بر اساس اکتشافات گذشته، اغلب به روش های غیرمنتظره استوار است. اکثر پیشرفت های بالینی بدون دانش تحقیقات بنیادی امکان پذیر نخواهد بود.

مرجع تحقیق: Siddharth R. Krishnan et al. یک دستگاه بی سیم بدون باتری، تولید اکسیژن و محافظت ایمنی از زنوگرافت های درمانی را در داخل بدن امکان پذیر می کند. مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم (2023). DOI: 10.1073/pnas.2311707120