Инженеры и медицинские исследователи из Университета городов-побратимов Миннесоты и клиники Мэйо разработали новый процесс для успешного хранения специализированных клеток островков поджелудочной железы при очень низких температурах и их повторного нагревания, что делает возможным трансплантацию островков по требованию. Прорывное открытие в области криоконсервации является важным шагом вперед в лечении диабета.
По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний, диабет является седьмой по значимости причиной смерти в Соединенных Штатах, на которую ежегодно приходится около 90 000 смертей. Хотя лечение диабета значительно улучшилось за 100 лет, прошедших с момента открытия инсулина, даже самые современные методы остаются лечением заболевания, а не лекарством.
Трансплантация островковых клеток поджелудочной железы — процесс, при котором врачи берут группы клеток из здоровой поджелудочной железы и переносят их реципиенту, который затем начинает самостоятельно вырабатывать и высвобождать инсулин — является одним из изучаемых методов лечения диабета. Одним из основных ограничений этого подхода является то, что трансплантатов от одного донора часто недостаточно для достижения независимости реципиента от инсулина. Часто требуется две, три или более инфузий донорских островков, что увеличивает риски, связанные с повторными хирургическими вмешательствами и многократными курсами индукции сильной иммуносупрессии.
Одной из стратегий преодоления проблемы с поставками доноров является объединение островков от нескольких доноров с достижением высокой дозы островков за одну инфузию. Этот процесс ограничен невозможностью безопасного хранения островков в течение длительного периода времени. Предыдущие исследования показали, что хранение ограничено от 48 до 72 часов до трансплантации.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Medicine , исследователи Университета Миннесоты разработали новый метод криоконсервации островковых клеток, который решает проблему хранения, обеспечивая долгосрочное сохранение островковых клеток с контролируемым качеством, которые можно объединить и использовать для трансплантации.
Исследование проводилось под руководством Джона Бишофа, доктора философии, заслуженного профессора Университета Макнайта в области машиностроения и директора Университетского инженерно-медицинского института, и Эрика Фингера, доктора медицины, доктора философии, доцента хирургии Университета Макнайта. Медицинская школа Миннесоты, M Health Fairview. И Бишоф, и Фингер являются частью Инженерно-исследовательского центра передовых технологий для сохранения биологических систем (ATP-Bio) Национального научного фонда и совместно руководят Центром сохранения органов в Университете Миннесоты.
Исследование показало:
- С помощью специальной системы криосеток излишки криозащитной жидкости были удалены, что позволило быстро охлаждать и нагревать со скоростью порядка десятков тысяч градусов в секунду, избегая проблемного образования льда и сводя к минимуму токсичность.
- Этот новый метод криоконсервации продемонстрировал высокую выживаемость и функциональность клеток (90% для островковых клеток мыши и около 87% для островковых клеток свиньи и человека) даже после девяти месяцев хранения. Хранение с этим потенциальным подходом к криоконсервации теоретически не ограничено.
- У мышей трансплантация этих криоконсервированных островковых клеток излечила диабет у 92% реципиентов в течение 24–48 часов после трансплантации.
- Эти результаты показывают, что этот новый протокол криоконсервации может быть мощным средством улучшения цепочки поставок островков, позволяя объединять островки из нескольких поджелудочных желез и тем самым улучшая результаты трансплантации, которые могут вылечить диабет.
«Наша работа представляет собой первый протокол криоконсервации островков, который одновременно обеспечивает высокую жизнеспособность и функциональность в клинически масштабируемом протоколе», — сказал Бишоф. «Этот метод может революционизировать цепочку поставок для выделения, распределения и хранения островков перед трансплантацией. Благодаря объединению криоконсервированных островков перед трансплантацией из нескольких поджелудочных желез этот метод не только вылечит больше пациентов, но и позволит лучше использовать драгоценный дар донора. поджелудочной железы».
Исследователи также отметили, что этот метод можно масштабировать, чтобы охватить большое количество людей во всем мире, страдающих от этого прогрессирующего изнурительного заболевания.
«Эта захватывающая разработка нашей междисциплинарной исследовательской группы предлагает инженерные подходы к решению важной медицинской проблемы — лечению диабета», — сказал Фингер. «Несмотря на десятилетия исследований, трансплантация островков остается «не за горами»; когда-либо с большими перспективами, но никогда не достигаемый полностью. Наша методика криоконсервации островков для трансплантации может стать важным шагом к окончательному достижению этой высокой цели».
Теги: диабет
