包封胰岛细胞用于糖尿病治疗的更好方法
马萨诸塞州剑桥 - 当医疗设备植入体内时，免疫系统经常攻击它们，在设备周围产生疤痕组织。这种组织的积聚，称为纤维化，可能会干扰设备的功能。
麻省理工学院的研究人员现在已经提出了一种新方法，通过将结晶免疫抑制药物纳入装置中来预防纤维化的发生。植入后，药物缓慢分泌，以抑制紧邻装置周围区域的免疫反应。
“我们开发了一种结晶药物配方，可以针对植入物排斥的关键参与者，在当地抑制它们并使该设备运行一年以上，”麻省理工学院和波士顿儿童医院博士后共同首创的Shady Farah说。该研究的作者，即将担任沃尔夫森化学工程学院助理教授和以色列理工学院罗素贝利纳米技术研究所的新职位。
研究人员表明，这些晶体可以显着改善包囊胰岛细胞的性能，它们正在开发作为1型糖尿病患者的可能治疗方法。这种晶体还可以应用于各种其他可植入医疗设备，例如起搏器，支架或传感器。
前麻省理工学院博士后Joshua Doloff，现任生物医学和材料科学工程助理教授，约翰霍普金斯大学医学院转化组织工程中心成员，也是该论文的主要作者，该论文发表在6月24日出版的“自然”杂志上。材料。麻省理工学院化学工程系副教授兼麻省理工学院科赫综合癌症研究所和医学工程与科学研究所(IMES)成员Daniel Anderson是该论文的高级作者。
结晶药物
安德森的实验室是许多研究小组的研究小组之一，致力于封装胰岛细胞并将其移植到糖尿病患者中，希望这些细胞能够取代患者的无功能胰腺细胞并消除每日注射胰岛素的需要。
纤维化是这种方法的主要障碍，因为�：圩橹梢宰柚挂鹊合赴袢⊙跗陀镏�。在2017年的一项研究中，Anderson和他的同事表明，一种阻断细胞受体的药物的全身用药可以通过抑制对植入装置的免疫反应来阻止纤维化。这种药物靶向称为巨噬细胞的免疫细胞，巨噬细胞是引发导致纤维化的炎症的主要细胞。
“这项工作的重点是确定下一代药物靶点，即细胞和细胞因子参与者对纤维化反应至关重要，”该研究的主要作者多洛夫说道，该研究也涉及法拉。他补充说：“在了解了我们必须阻止纤维化的目标，并筛选需要这样做的候选药物后，我们仍然必须找到一种尽可能长时间实现本地分娩和释放的复杂方法。”
在这项新研究中，研究人员着手寻找一种将药物直接加载到植入式装置中的方法，以避免给予患者抑制其整个免疫系统的药物。
“如果你的体内植入了一个小装置，你不希望全身暴露于影响免疫系统的药物，这就是为什么我们有兴趣创造从装置本身释放药物的方法。 ，“安德森说。
为了实现这一目标，研究人员决定尝试将药物结晶，然后将其加入到设备中。这允许药物分子非常紧密地包装，允许药物释放装置小型化。另一个优点是晶体需要很长时间才能溶解，从而可以长期输送药物。并非每种药物都能轻易结晶，但研究人员发现，他们使用的CSF-1受体抑制剂可以形成晶体，并且可以控制晶体的大小和形状，这决定了药物分解所需的时间。曾经在体内。
“我们发现这些药物的释放非常缓慢且受控制，”Farah说。“我们将这些晶体放入不同类型的设备中，并表明在这些晶体的帮助下，我们可以长时间保护医疗设备，使设备保持正常运行。”
包裹的胰岛细胞
为了测试这些药物结晶制剂是否可以提高包封的胰岛细胞的有效性，研究人员将药物晶体掺入0.5毫米直径的海藻酸盐球体中，用于包裹细胞。当这些球体移植到腹部或糖尿病小鼠的皮肤下时，它们保持纤维化一年以上。在此期间，小鼠不需要任何胰岛素注射，因为胰岛细胞能够像胰腺通常那样控制血糖水平。
“在过去三年多的时间里，我们的团队在Nature杂志上发表了七篇论文 - 这是第七篇 - 阐明了生物相容性的机制，”麻省理工学院David H. Koch研究所教授兼作者Robert Langer说。论文。“这些包括对所涉及的关键细胞和受体的理解，最佳植入物几何形状和体内物理位置，现在，在本文中，可以赋予生物相容性的特定分子。总之，我们希望这些论文将打开一扇门。新一代生物医学植入物治疗糖尿病和其他疾病。“
研究人员认为，通过改变药物晶体的结构和组成，应该可以制造出比他们在这些实验中研究的晶体更长的晶体。此类制剂还可用于预防其他类型的可植入装置的纤维化。在这项研究中，研究人员表明结晶药物可以掺入pDMS中，pDMS是一种常用于医疗器械的聚合物，也可用于涂覆葡萄糖传感器和电肌肉刺激装置的组件，其中包括塑料和塑料等材料。金属。
“它不仅对我们的胰岛细胞疗法有用，而且对于帮助让许多不同的设备长期工作也很有用，”Anderson说。
