“活药厂”可以治疗糖尿病和其他疾病
一种很有希望的治疗糖尿病的方法是移植胰岛细胞，当血糖水平过低时，胰岛细胞会产生胰岛素。然而，接受这种移植的患者必须服用药物，以防止他们的免疫系统排斥移植细胞，因此这种治疗并不常用。
为了使这种治疗更加可行，麻省理工学院的研究人员现在设计了一种封装的方法治疗性细胞在一个灵活的保护装置中，防止免疫排斥，同时仍然允许氧气和其他关键营养物质到达细胞．这些细胞可以在需要时泵出胰岛素或其他蛋白质。
“我们的愿景是拥有一个可以植入患者体内的活体药物工厂，它可以根据患者的需要分泌药物。我们希望这样的技术可以用于治疗许多不同的疾病，包括糖尿病，”丹尼尔·安德森说，他是化学工程副教授，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的成员，也是这项工作的高级作者。
在一项对小鼠的研究中，研究人员表明，基因工程人类细胞它们至少存活了5个月，他们相信它们可以持续更长时间，以实现糖尿病或血友病等慢性疾病的长期治疗。
科赫研究所的研究科学家苏曼·博斯是这篇论文的主要作者，该论文发表在今天的《美国科学》杂志上自然生物医学工程．
的保护作用
1型糖尿病患者通常需要每天注射几次胰岛素，以保持血糖水平在健康范围内。1999年以来，少数糖尿病患者接受了移植手术胰岛细胞它可以接管失去功能的胰腺。虽然治疗通常是有效的，但这些患者必须服用的免疫抑制药物使他们容易受到感染，并可能产生其他严重的副作用。
几年来，安德森的实验室一直在研究如何保护移植的细胞来自主人的免疫系统，这样就不需要使用免疫抑制药物了。
安德森说:“我们希望能够将能够分泌胰岛素等治疗因子的细胞植入患者体内，但又能防止它们被身体排斥。”“如果你能制造出一种可以保护这些细胞而不需要免疫抑制的设备，你就可以真正帮助很多人。”
为了保护移植细胞免受免疫系统的伤害，研究人员将它们安置在一个由硅基弹性体(聚二甲基硅氧烷)和特殊多孔膜制成的装置中。Bose说:“它的硬度几乎和组织一样，你可以让它足够薄，这样它就可以包裹器官。”
然后他们在设备的外表面涂上一种叫做THPT的小分子药物。在之前的一项研究中，研究人员发现这种分子可以帮助预防纤维化，这是一种疤痕组织的积累，由免疫系统攻击异物引起。
该设备包含一个多孔膜，允许移植细胞从血液中获得营养和氧气。这些小孔必须足够大，以允许营养物质和胰岛素通过，但又要足够小，以使T细胞等免疫细胞无法进入并攻击移植细胞。
在这项研究中，研究人员测试了孔径从400纳米到3微米的聚合物涂层，发现尺寸范围为800纳米到1微米是最优的。在这种尺寸下，小分子和氧气可以通过，但T细胞不行。到目前为止，人们一直认为1微米的孔隙太大了，无法阻止细胞排斥反应。
按需用药
在一项针对糖尿病小鼠的研究中，研究人员发现，植入微设备的大鼠胰岛可以维持小鼠正常的血糖水平超过10周。
研究人员还用人类胚胎肾细胞测试了这种方法，这些细胞被改造成产生促红细胞生成素(EPO)，这是一种促进红细胞生成的激素，用于治疗贫血。这些治疗性人类细胞在小鼠体内存活了至少19周。
“设备中的细胞就像一个工厂，不断产生高水平的EPO。在我们做实验的时间里，这导致了动物红细胞数量的增加，”安德森说。
此外，研究人员还表明，他们可以对移植细胞进行编程，使其只在接受小分子药物治疗时产生一种蛋白质。具体来说，当小鼠服用强力霉素时，移植的工程细胞产生EPO。这种策略可以允许在需要时按需生产蛋白质或激素。
这种“生活”药物研究人员说，“工厂”可以用于治疗任何需要频繁服用蛋白质或激素的慢性疾病。他们目前正专注于糖尿病，并研究如何延长移植胰岛细胞的寿命。
“这是我们团队在过去四年多里发表的第八篇《自然》杂志论文，阐明了植入物生物相容性的关键基本方面。我们希望并相信这些发现将导致新的超级生物相容性植入物在未来几年治疗糖尿病和许多其他疾病，”麻省理工学院大卫H.科赫研究所教授、该论文的作者罗伯特·兰格说。
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