Бета-клетки поджелудочной железы
Wikimedia Commons
Канадские ученые имплантировали клетки поджелудочной железы, выращенные из стволовых клеток, 26 пациентам с диабетом первого типа. Промежуточные итоги клинических исследований опубликовали
в Cell Stem Cell.
Значимого улучшения состояния пациентов добиться не удалось, но исследователи
доказали, что клетки приживаются и вырабатывают инсулин.
В будущем ученым предстоит подумать, как усовершенствовать методику и снизить потребность пациентов в инсулине.
При сахарном диабете
первого типа организму недостает инсулина, потому что разрушаются бета-клетки
поджелудочной железы, которые производят этот гормон.
Восполнить погибшие клетки и подсадить больному новую поджелудочную железу врачи пытались еще 60
лет назад: первый донорский орган пересадили в 1960-х
годах, а в 1970-х годах — отдельные островки
поджелудочной железы.
Однако найти донорский материал было и остается непросто, поэтому ученые
продолжили искать ему замену.
Сразу несколько
исследовательских групп для этого культивировали стволовые клетки, чтобы затем превратить их в
клетки поджелудочной железы и подсадить больным диабетом.
В 2000-х
годах компания Viacyte разработала протокол выращивания эмбриональных стволовых
клеток, которые получают из внутренней клеточной массы бластоцисты на ранней
стадии развития эмбриона.
Параллельно подобные исследования проводила компания Vertex — она использовала как эмбриональные стволовые клетки, так и
соматические.
Через 15 лет
методика добралась до клинических испытаний. Первой о предварительных результатах отчиталась компания Vertex, правда пока только об одном из пациентов. Мужчина, которому подсадили клетки поджелудочной железы, спустя три месяца смог уменьшить ежедневную дозу инсулина на 91
процент.
Вслед за своими
коллегами промежуточные результаты клинических испытаний опубликовала и
компания Viacyte. Исследователи год
наблюдали за 26 пациентами, которым имплантировали клетки поджелудочной железы, выращенные из
клеток энтодермы.
Медики под руководством Тимоти Киффера (Timothy
J. Kieffer) из Университета Британской Колумбии сейчас предоставили информацию только о 15 пациентах.
Имплантаты им вживили под кожу и сопровождали лечение
иммуносупрессивной терапией, чтобы избежать атаки на стволовые клетки со стороны
организма.
У всех участников
через 26 недель после процедуры повысились (p = 0,026) уровни C-пептида, который образуется при расщеплении
проинсулина пептидазами. Это доказывает то, что уровни инсулина в крови больных увеличились. Несмотря на это, у пациентов вырабатывалось
недостаточно инсулина после приема пищи, поэтому значимых улучшений в их
состоянии не произошло.
Концентрация C-пептида в крови участников после имплантации клеток
Ramzy et al. / Cell Stem Cell, 2021
Больные в целом
хорошо переносили лечение, но двое участников клинических испытаний вышли из
них досрочно из-за побочных эффектов иммунодепрессантов — у одного
возник абсцесс печени, а другой заболел парвовирусной инфекцией. Ученым
придется подумать, как помочь пациентам обойтись без иммунносупрессоров.
Возможно, клетки придется заключить в капсулу и отгородить от иммунной
системы.
В будущем ученым
также предстоит скорректировать количество стволовых клеток в имплантате таким
образом, чтобы добиться клинических улучшений.
Но даже в отсутствии громких
результатов работа имеет большое значение.
Исследователи доказали, что технология
вполне применима у людей, ведь стволовые клетки выживают по крайней мере до 59 недель после
имплантации и все это время продолжают выделять инсулин.
Возможное решение
проблемы с отторжением подсаженных клеток предложили американские ученые. Для доставки клеток
поджелудочной железы в организм они использовали оболочку из пористых
нановолокон, которая защищает клетки от иммунной системы.
Анастасия
Кузнецова-Фантони
Диабет 1 типа лечится трансплантацией островков Лангерганса | Новости медицины
Трансплантация островков Лангерганса при диабете 1-го типа восстанавливает выработку инсулина. Результаты сохраняются в течение 10 лет и более.
При диабете 1 типа нарушается выделение гормонов глюкагона и инсулина островками Лангерганса, расположенными в поджелудочной железе.
Медицинские исследования показали, что эффект от трансплантации клеток этих участков сохраняется в течение 10 лет и более.
Пересадка клеток излечивает от болезни
Пересадка островковых клеток стала важным шагом в лечении диабета 1 типа. На этих участках железы расположены несколько типов клеток, работа которых влияет на переработку организмом глюкозы:
- α-клетки – продуцируют глюкагон. Вещество активизируется при снижении уровня сахара. Глюкагон воздействует на печень, вызывая процесс расщепления запасов глюкозы в печени, и уровень сахара в крови нормализуется.
- β-клетки – продуцируют инсулин, нехватка которого и вызывает сахарный диабет 1 типа. Из-за дефицита собственного гормона больные вынуждены колоть искусственный.
- δ-клетки — вырабатывают гормон соматостатин, который регулирует функцию эндокринных органов, влияет на выработку инсулина и глюкагона и участвует в пищеварении.
- РР-клетки выделяют панкреатический полипептид — вещество, регулирующее пищеварительные процессы.
Поэтому при пересадке островков Лангерганса происходит комплексное лечение диабета. У больных восстанавливается самостоятельная регуляция глюкозы в крови и улучшается пищеварение, которое также влияет на уровень сахара.
Эффект от пересадки сохраняется в течение 10 лет и более
Это метод лечения диабета применяется давно, но отдалённые его результаты были неизвестны. Теперь исследователи из г. Лилля (Франция) сообщили, что проявления болезни отсутствуют даже через 10 лет после пересадки. У больных сохраняется нормальный уровень сахара и не возникают осложнения.
Для этого было проведено исследование, которое включало 28 человек с диабетом 1 типа, которым была проведена такая пересадка.
Диагностика сахарного диабета
Функция трансплантата сохранялась через 5 лет в 82% случаев и через 10 лет у 78% больных. Пациенты не нуждались в инъекциях инсулина, и у них не отмечалось случаев гипо- и гипергликемии. Поэтому можно сказать, что поджелудочная после пересадки работает практически, как здоровая.
Ученые продолжают наблюдение за такими пациентами и предполагают, что положительный эффект трансплатации сохранится еще долго, возможно, даже пожизненно.
Больным нужно будет только периодически сдавать кровь на сахар и посещать врача-эндокринолога для контроля результатов лечения.
Жизнь без уколов инсулина и глюкометра – учёные разработали микроскопическую поджелудочную железу для диабетиков
Жизнь человека с этим недугом наполнена не самой приятной ежедневной рутиной. Но учёные близки к тому, чтобы положить этому конец!
Четырнадцатого ноября 2020г , будто в качестве подарка к Всемирному дню борьбы с диабетом, израильская компания, специализирующаяся на биотехнологиях, объявила о разработке микроскопической поджелудочной железы. Она освободит диабетиков от нужды делать инъекции инсулина.
Из-за чего развивается сахарный диабет?
Прежде чем мы перейдём к обсуждению новейшей разработки, следует разобраться, почему вообще развивается диабет:
- Сахарный диабет 1-го типа – развивается из-за того, что иммунитет уничтожает клетки поджелудочной, а именно они производят инсулин: гормон, регулирующий уровень глюкозы в крови.
- Сахарный диабет 2-го типа – чаще всего развивается из-за наследственной предрасположенности, как второстепенное заболевание или как следствие нездорового образа жизни. Факторами риска развития сахарного диабета второго типа также называют ожирение, вредные привычки, частые стрессы, приём лекарственных препаратов и иногда беременность.
Что известно о новой поджелудочной железе?
Это не первая попытка врачей вылечить диабетиков. Ранее пациентам уже имплантировали донорские клетки поджелудочной железы, но эксперимент не увенчался успехом. Подсаженные клетки не прижились, даже несмотря на приём лекарств, заглушающих естественные реакции иммунитета.
Лечение было неэффективным: в течение года большинство пациентов из тестовой группы вновь стали делать себе инъекции инсулина для поддержания здоровья. Донорские бета-клетки не смогли перестроиться на чужой организм.
«Чтобы выжить, каждая клетка должна иметь защитный каркас — только в нём она сможет нормально функционировать» — рассказал Николай Кунишер, генеральный директор компании Betalin Therapeutics.
Искусственная микроскопическая поджелудочная железа из Израиля имеет тот самый каркас 7 мм в диаметре и плотностью в 300 микрон. В качестве материалов для её изготовления была использована ткань из свиных лёгких и производящие инсулин клетки.
«Изобретение будет контролировать уровень глюкозы, а бета-клетки при необходимости выделять инсулин, в том количестве, в котором он необходим организму в данный момент.
Искусственная железа будет имплантироваться пациенту под кожу на ноге — это позволит импланту быстро интегрироваться в сосудистую систему.
Сама операция будет проводиться под местной анестезией и занимать не больше одного часа» — поделился своими мыслями Кунишер.
Сколько будет стоить такой имплантат?
По предварительным данным, искусственная поджелудочная железа будет стоить порядка 50 тыс. долларов. Не стоит пугаться такой суммы – в Израиле, больше половины стоимости лечения сможет покрыть государственная медицинская страховка.
«Правительству будет выгоднее с финансовой точки зрения, один раз оплатить подсадку импланта диабетику, чем постоянно иметь дело с закупкой инсулина и лечением больных, что довели болезнь до осложнений» — считает Кунишер.
Откуда добываются бета-клетки?
Сегодня оптимальный способ раздобыть достаточное количество клеток для импланта поджелудочной – взять их у усопшего, подписавшего согласие на донорство. Для одного пациента с диабетом, понадобится собрать материал с трёх доноров.
Спрос на бета-клетки породил предложение. Это привело к созданию сравнительно новой ниши, специализирующейся на производстве подобных клеток в условиях лаборатории.
В качестве примера можно отметить компанию Semma Therapeutics, занимающуюся преобразованием стволовых клеток в бета-клетки. Израильская клиника биотехнологий имеет возможность закупать материал от Semma Therapeutics, но компания нацелена на создание собственных.
«Betalin Therapeutics начали тестировать свою разработку уже в 2021 году в Великобритании. Если положительные ожидания учёных оправдаются – устройство окажется на рынке уже в 2024 году» — пишет журнал Guardian.
Решение перенести клинические испытания в Великобританию генеральный директор компании Н. Куничер объяснил тем, что местные регуляторные органы уже выдали разрешение на другое экспериментальное лечение диабета под названием Edmonton Protocol.
Эта методика подразумевает имплантацию бета-клеток прямо в печень. Однако, представители компании Betalin Therapeutics сообщают, что их искусственная поджелудочная – обойдётся пациентам дешевле и прослужит дольше.
Когда имплант будет доступен пациентам-диабетикам?
Учёным потребуется время, чтобы закончить все проверки. На настоящий момент возможности поджелудочной испытали на себе только лабораторные мыши. Грызунам с диабетом имплантировали искусственную поджелудочную железу – это избавило их от нужды в инсулиновых инъекциях.
Причём это состояние сохранилось даже спустя три месяца после хирургического вмешательства. Представители Betalin Therapeutics заверяют, что им понадобится около года и дополнительные 5 000 000 долларов (на данный момент сборы средств уже начались) чтобы закончить всю регуляторную работу и приступить к работе с диабетиками.
Заключение
Сейчас стартап уже сотрудничает с ведущими клиниками в Германии, Англии, Америке, Италии и Китае. Если всё пройдёт успешно – в течение следующих пяти лет большинство диабетиков мира смогут вздохнуть с облегчением, сбросив со своих плеч груз досаждающей ответственности за собственное самочувствие.
«Наша уникальная технология позволяет организму вылечить себя самого, — говорит д-р Н. Куничер. — Мы намерены в будущем использовать эту технологию для лечения других болезней, помимо диабета».
- ВЕДУЩИЙ МЕЖДУНАРОДНЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ МНОГОПРОФИЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИЗРАИЛЯ
♦♦♦
БЛАГОДАРИМ, ЧТО ВЫ ДО КОНЦА ДОЧИТАЛИ НАШУ СТАТЬЮ.
Возможно Вам будет интересно подписаться на нашу еженедельную рассылку «Рецепты здоровья мировой медицины» чтобы быть в курсе самых современных технологий мировой медицины по лечению, диагностике и профилактики в области гинекологии и акушерства, гастроэнтерологии, дерматологии, кардиологии, хирургии, пластической хирургии, стоматологии, офтальмологии, ортопедии и онкологии, а также здорового образа жизни. Кроме этого, все подписчики нашей рассылки имеют право на получение льгот при лечении и диагностике в Израиле. С перечнем льгот, Вы можете ознакомиться по этой ссылке.
Клеточная терапия сахарного диабета: новый прорыв — новые надежды • Библиотека
В работах, попавших в 2014 г. в прорывы по версии журнала Science, ученым удалось значительно продвинуться в разработке альтернативной терапии сахарного диабета 1-го типа, суть которой состоит в трансплантации больным так называемых бета-клеток поджелудочной железы, вырабатывающих гормон инсулин.
До сих пор такие клетки получали из тканей эмбрионов или брали у доноров посмертно. Однако их использование сталкивалось с рядом проблем, от тканевой несовместимости до этических.
Выход, предложенный учеными, заключается в пересадке больным зрелых бета-клеток, полученных в лабораторных условиях из стволовых недифференцированных клеток самого пациента либо обычных соматических клеток путем их «перепрограммирования».
Для широкого применения этой технологии требуется решить проблему защиты трансплантата, поскольку диабет 1-го типа — это аутоиммунное заболевание, и новые бета-клетки будут также подвергаться атакам иммунной системы.
Сахарный диабет — самое распространенное эндокринное заболевание в мире: по данным Международной федерации диабета сегодня им страдает более 300 млн человек.
Болезнь не обошла и семью Дугласа Мелтона, руководителя одной из исследовательских групп, занимающихся разработкой клеточной терапии диабета.
Их работы вошли в список наиболее выдающихся научных достижений 2014 г. по версии журнала Science.
Сахарный диабет — болезнь, характеризующаяся стойким увеличением в крови концентрации глюкозы, — сегодня входит в тройку самых распространенных видов заболеваний.
При диабете 2-го типа бета-клетки островков Лангерганса в поджелудочной железе вырабатывают пептидный гормон инсулин, который регулирует уровень глюкозы в крови, но ткани организма теряют чувствительность к нему.
Этот наиболее распространенный (до 80–90% случаев) тип сахарного диабета, который называют еще инсулинонезависимым, развивается преимущественно в пожилом возрасте и характеризуется относительно легким течением.
При диабете 1-го типа наблюдается аутоиммунное поражение бета-клеток поджелудочной железы, вырабатывающих гормон инсулин. Такой тип диабета приводит к полной пожизненной зависимости от инъекций инсулина — на данный момент это практически единственный способ терапии этого тяжелого заболевания.
Больной должен постоянно следить за уровнем глюкозы в крови и в зависимости от «скачков» уровня глюкозы самостоятельно корректировать дозы инсулина. При этом в любом случае у больного развиваются осложнения: дисфункция почек и сердечно-сосудистой системы, поражение глаз (диабетическая ретинопатия), некротическое поражение тканей.
Результатом является существенное снижение качества жизни больных, а зачастую инвалидность и ранняя смерть.
Говоря об альтернативной возможности терапии сахарного диабета, надо упомянуть о существовании достаточно успешной практики пересадки донорских бета-клеток. Их получают из тканей эмбрионального происхождения или берут у доноров посмертно. После такой трансплантации больной на несколько лет становится независимым от инъекций инсулина.
Проблемы такого вида терапии связаны с качеством и количеством донорского материала, не говоря уже о тканевой несовместимости реципиента и донора. Ведь после пересадки больные вынуждены принимать препараты, подавляющие активность иммунной системы, к тому же через какое-то время все равно происходит отторжение трансплантата.
Еще одно препятствие — проблемы этического характера, связанные с использованием тканей эмбрионов.
Выход из ситуации в принципе есть: бета-клетки поджелудочной железы можно получать in vitro (в лабораторных условиях) из клеточных культур. Их источником могут быть плюрипотентные стволовые клетки человека, т. е.
«первичные» недифференцированные клетки, из которых происходят все клетки наших органов и тканей.
Для получения бета-клеток можно использовать как стволовые клетки эмбрионов, так и индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, которые получают из обычных соматических клеток взрослого человека путем их «перепрограммирования».
Технологии получения индуцированных плюрипотентных стволовых клеток известны и достаточно хорошо разработаны.
Но вот получить из них зрелые бета-клетки гораздо сложнее, так как для этого необходимо буквально в чашке Петри воспроизвести сложнейшие процессы, происходящие во время эмбрионального развития человека, используя сигнальные молекулы и химические соединения, направляющие развитие клеток в нужную сторону.
В список выдающихся научных исследований прошлого года, опубликованный журналом Science, как раз и вошли работы двух исследовательских групп: из Гарвардского института стволовых клеток (США) и Медицинской школы Массачусетского университета в Вустере (США) под руководством Д.
Мелтона и из Университета провинции Британская Колумбия (Канада) и компании BetaLogics (США) под руководством Т. Кифера, посвященные технологиям получения in vitro бета-клеток поджелудочной железы (Pagliuca et al., 2014; Rezania et al., 2014).
Взяв в качестве исходного материала стволовые клетки человеческого эмбриона, в итоге ученые получили клетки, проявляющие все основные качества бета-клеток. То есть в них «работали» определенные гены и присутствовали специфические белки, так что эти клетки были способны продуцировать инсулин в ответ на присутствие глюкозы.
Пересаженные лабораторным мышам из чистой линии, служащей экспериментальной моделью сахарного диабета, эти клетки нормально функционировали и компенсировали первоначальное отсутствие инсулина!
Огромное преимущество этого метода в том, что с его помощью можно получать функционирующие бета-клетки в довольно большом количестве.
В финале процесса из одного флакона для культивирования объемом 0,5 л можно получить до 300 млн клеток — этого числа вполне достаточно, чтобы компенсировать недостающий инсулин у одного человека весом около 70 кг. Или для проведения скрининга среди 30 тыс.
отдельных химических соединений — потенциальных лекарственных веществ, если использовать клетки не по «прямому назначению», а для фармакологических исследований.
Безусловно, описанные технологии нуждаются в совершенствовании. В частности, необходима разработка детальных протоколов получения бета-клеток из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток.
Это позволит не только в любой период жизни пациента и практически из любых клеток его собственного организма при необходимости получить необходимое количество бета-клеток, но и разрешит проблему иммунологической несовместимости донора и реципиента.
Однако остается другая проблема: поскольку диабет 1-го типа — это аутоиммунное заболевание, то новые бета-клетки будут опять атакованы иммунной системой, как когда-то свои «родные» клетки пациента.
Поэтому пересаженные клетки надо научиться защищать! Только в этом случае подобное лечение может стать доступным и широко применимым, ведь использование иммунодепрессантов оправдано только в самых тяжелых случаях.
Сейчас разрабатываются разные варианты подобной защиты. Например, можно покрыть клетки специальным гидрогелем, однако в этом случае их будет гораздо труднее удалить из организма при необходимости.
К тому же пока не существует способа воспрепятствовать их инкапсуляции (заключению в соединительнотканную оболочку) подобно другим чужеродным телам в организме, что перекроет пересаженным клеткам приток питательных веществ.
Сейчас идет поиск химических веществ, пригодных для изготовления гидрогеля, который не будет вызывать такого эффекта.
Другое решение предложили конкуренты команды Мелтона — американская компания ViaCyte.
Суть его в том, чтобы поместить пул незрелых бета-клеток внутрь тела в биологически совместимой оболочке: предполагается, что предшественники бета-клеток будут там постепенно созревать и успешно функционировать.
Такое устройство уже создано; более того, в компании уже запустили первый этап клинических испытаний. Но хотя результаты аналогичных исследований на животных выглядят многообещающе, есть опасения относительно эффективности этого способа.
В любом случае, уже сейчас имеющиеся технологии внушают надежду, что проблема лечения сахарного диабета будет в скором времени решена.
Использование бета-клеток, произведенных из стволовых клеток пациентов, даже при условии постоянного приема иммунодепрессантов может стать огромным облегчением для больных тяжелыми формами диабета, которые постоянно сталкиваются с опасными для жизни изменениями уровня сахара в крови.
Литература: 1. Pagliuca F. W., Melton D. A. How to make a functional β cell // Development. 2013. V. 140. № 12. P. 2472–2483. DOI: 10.1242/dev.093187. 2. Pagliuca F. W., Millman J. R., Gürtler M. et al. Generation of functional human pancreatic β cells in vitro // Cell
Созданная в Израиле искусственная поджелудочная железа однажды сможет вылечить диабет
20.11.2019
Накануне Международного дня диабета, который традиционно отмечается 14 ноября, израильская биотехнологическая компания Betalin Therapeutics объявила о начале процесса рассмотрения заявления на проведение клинических испытаний на людях ее революционного изобретения – искусственной поджелудочной железы.
Разработанная израильскими специалистами микроскопическая поджелудочная железа предназначена для пациентов, страдающих самыми тяжелыми формами диабета, и должна избавить их от необходимости постоянного мониторинга уровня сахара в крови и ежедневных инъекций инсулина. По статистике, около 160 миллионов человек по всему миру являются зависимыми от инсулина.
Диабет первого типа развивается из-за необратимого уничтожения собственной иммунной системой человека бета-клеток поджелудочной железы, ответственных за выработку инсулина, важного гормона, который регулирует уровень глюкозы в крови. Нарушение его синтеза приводит к повышенному содержанию сахара в сыворотке крови.
Ранее доктора пытались имплантировать пациентам островки бета-клеток, извлеченные из донорской поджелудочной железы. Увы, пересаженные клетки довольно быстро погибали, не помогал и прием подавляющих иммунитет препаратов.
В результате лечение теряло эффективность, и большинство пациентов вынужденно возвращались к инъекциям инсулина в течение года. А через пять лет вновь зависимыми от инсулина становились уже 90% диабетиков с донорскими клетками.
Основная причина провала кроется в том, что бета-клетки по своей природе не приспособлены к самостоятельному выживанию в организме.
«Они должны быть окружены своего рода поддерживающей тканью – скаффолдом, как мы ее называем, – говорит генеральный директор Betalin Therapeutics Николай Кунишер.
– Этот скаффолд, или – другими словами – каркас, имитирует естественное окружение клеток. Это помогает им дольше жить и лучше функционировать».
Израильская искусственная поджелудочная железа и есть тот самый каркас. Диаметром всего семь миллиметров и толщиной 300 микрон, она состоит из легочной ткани свиньи и секретирующих инсулин клеток, взятых у донора или созданных в лаборатории. Этот микроорган по сути заменяет собой плохо функционирующую поджелудочную железу.
«Он определяет уровень глюкозы, и бета-клетки при необходимости выделают нужное количество инсулина», – говорит Николай Кунишер, имеющий ученую степень в области микробиологии. Искусственная железа имплантируется под кожу – обычно на ноге – с использованием местной анестезии и быстро встраивается в сосудистую систему. Весь процесс должен занимать не больше часа.
Ожидается, что стоимость одного имплантата будет составлять около $50 000, при этом большую ее часть должна будет покрыть страховка. «Стоимость лечения осложнений диабета и цена на инсулин настолько высокие, что правительству и страховым компании выгоднее будет согласиться», – говорит Кунишер.
Насколько высокие? По прогнозам, к 2024 году глобальный рынок диабета первого типа будет оцениваться в $25 миллионов. По оценкам Всемирной организации здравоохранения, почти полмиллиарда людей во всем мире страдают от диабета первого или второго типа, это около 8,8% взрослого населения.
Диабет – серьезная болезнь, он удваивает риск преждевременной смерти.
Создание бета-клеток
Самое сложное для Betalin Therapeutics это раздобыть необходимое количество бета-клеток для заполнения искусственной железы. Сегодня единственный способ получить их – взять у умершего донора. На одного пациента требуется до трех доноров, чтобы обеспечить оптимальное число островков бета-клеток – от 400 000 до 500 000.
Это привело к созданию новой востребованной ниши для компаний, занимающихся производством бета-клеток в лаборатории. Например, в сентябре компания Vertex Pharmaceuticals заплатила $950 миллионов за приобретение бостонской Semma Therapeutics, которая производит островки бета-клеток из стволовых клеток человека.
По словам Кунишера, Betalin Therapeutics может использовать бета-клетки сторонних производителей, таких как Semma, но компания также работает над созданием своих собственных.
Недавно она получила двунациональный грант от израильского Управления по инновациям и итальянского правительства для работы с экспертом по бета-клеткам и известным исследователем в области трансплантологии профессором Лоренцо Пьемонти.
Впереди годы клинических испытаний
Пациентам-диабетикам придется подождать несколько лет, прежде чем технология пройдет все необходимые этапы тестирования. К настоящему времени компания провела только испытания на животных.
В доклинических исследованиях на мышиных моделях сахарного диабета около 70% грызунов, которым была имплантирована искусственная поджелудочная железа, больше не нуждались в инсулиновых инъекциях, даже по прошествии длительного периода времени (трех месяцев) после имплантации.
В Betalin Therapeutics говорят, что понадобится еще один год – и дополнительные пять миллионов долларов, которые компания уже начала собирать, – чтобы завершить всю регуляторную работу, необходимую, чтобы начать клинические испытания на людях. Стартап уже наладил сотрудничество в области тестирования с клиниками Германии, Англии, США, Италии и Китае. Если все пройдет успешно, искусственная поджелудочная железа появится на рынке в течение следующих пяти лет.
Ученые разработали технику имплантации клеток поджелудочной железы для лечения диабета
НЬЮ-ЙОРК, 9 сентября. /ТАСС/. Ученые разработали новую технику имплантации островковых клеток поджелудочной железы для лечения сахарного диабета первого типа и проверили ее эффективность в опытах на лабораторных животных. Результаты исследования опубликовал научный журнал Nature Metabolism.
На эту тему
Сахарный диабет первого типа – это заболевание эндокринной системы, главный признак которого – повышенный уровень сахара в крови. По невыясненным пока причинам при этом заболевании иммунная система начинает разрушать островковые клетки поджелудочной железы. В результате организм перестает вырабатывать достаточное количество гормона инсулина, который отвечает за переработку глюкозы.
Единственный существующий метод лечения сахарного диабета второго типа – постоянные инъекции инсулина. Ученые уже много лет пытаются найти другие, менее трудозатратные пути компенсации инсулина в крови пациентов, но пока они не пришли к успеху. Один из таких способов – трансплантация островковых клеток поджелудочной железы взамен уничтоженных.
Ранее ученые пытались трансплантировать их непосредственно в ткани печени лабораторных животных. Однако после операции клетки жили довольно недолго, часто воспалялись, из-за чего часть тканей печени отмирала.
«Наши ученые модернизировали механизм имплантации островковых клеток поджелудочной железы, поскольку до внедрения нашего метода эти клетки быстро погибали, чаще всего из-за воспалительных процессов», – рассказал соавтор исследования, научный сотрудник Пенсильванского университета Агарвал Дивьянш.
Пытаясь выяснить причину отторжения пересаженных клеток, ученые установили, что для нормальной жизнедеятельности им не хватало притока кислорода. Это и приводило к их гибели», добавил Дивьянш.
Чтобы решить эту проблему, перед имплантацией авторы работы островковые клетки помещали в своеобразную коллагеновую капсулу. Оказалось, что в ней клетки могут поглощать кислород, избавляться от продуктов обмена веществ и эффективнее выполнять свою работу, то есть вырабатывать инсулин.
Результаты работы ученые оценивают с осторожным оптимизмом. Они не исключают, что после завершения эксперимента над лабораторными животными перенесут исследования в клинику, «где станет ясно, поможет ли этот метод имплантации преодолеть возможный иммунный ответ человека».
Какие имплантаты выбрать диабетикам
Сахарный диабет ― эндокринное заболевание, из-за которого в организме развиваются сосудистые нарушения. Болезнь способствует ранней утрате зубов. Восполнить такой недостаток можно с помощью имплантации.
И, хотя для установки первых моделей имплантов сахарный диабет считался прямым противопоказанием, современные разработки позволили исключить риски развития осложнений.
Для работы с такими пациентами применяются титановые винты особой модификации, а также инновационные хирургические методы для проведения оперативного вмешательства.
Остеоинтеграция имплантатов при сахарном диабете
Сахарный диабет провоцирует избыточное образование глюкозы в крови. Происходит это из-за недостаточной выработки инсулина, который производится поджелудочной железой. Организм испытывает дефицит гормона с белковой структурой и становится неспособным нормально регулировать показатели крови.
При диабете I типа плотность кости резко снижается. Этот факт касается и зубочелюстной системы. После утраты зуба костное основание быстро атрофируется. Резорбция (рассасывание, атрофия) идет быстрыми темпами.
Это осложняет установку имплантатов, повышает риски развития осложнений, делает возможным отторжение инородного тела. При диабете II типа ярко выраженные нарушения в плотности костной ткани не просматриваются.
Этот вид заболевания создает более благоприятные условия для имплантации.
Клинические исследования: к чему приводит сахарный диабет
Практика показала, что отторжение титановых корней у больных сахарным диабетом происходит чаще всего на первых этапах адаптации организма к имплантам.
Обычно осложнения развиваются в первые 4-8 недель после операции. Еще один период максимального риска ― первая функциональная нагрузка на корень (фиксация и запуск работы протезного аппарата).
При рациональной гипогликемической терапии риски существенно снижаются.
Исследования клинической картины проводились на пациентах, которые держат под контролем сахарный диабет. Отторжение имплантатов у этих лиц происходило в 2,2% ситуаций на ранних этапах и в 7,3% в первое полугодие после установки протеза.
При выведении коэффициента приживаемости имплантов у пациентов контрольной группы выяснилось, что в течение первого года после протезирования на титановых корнях ситуация не меняется в худшую сторону у 92,7% пациентов. А в течение первых 5 лет после операции импланты остаются сохраненными у 90% лиц с сахарным диабетом.
Обратите внимание! Самым благоприятным местом для внедрения имплантов считается нижняя челюсть, так как здесь наблюдается самый высокий показатель плотности костного основания. На верхней челюсти кость всегда отличается большей пористостью и мягкостью, что увеличивает риск отторжения импланта.
- У больных диабетом II типа риск развития осложнений минимален, в то время как у обладателей I типа он более высок. Важную роль играет профессионализм и опыт врача при установке имплантата. Грамотный специалист безошибочно определяет план лечения, подбирает хорошую конструкцию корней и адекватный режим оперативного вмешательства. В Центре имплантации работают имплантологи и ортопеды с обширной практикой именно в работе с пациентами-диабетиками. Дополнительные факторы риска, которые могут ухудшить приживаемость имплантов: гипертензия (высокое артериальное давление), лишний вес, гиподинамия, сосудистые нарушения.
- К имплантации допускаются пациенты, которые контролируют уровень сахара в крови не менее 1,5-2 месяцев до операции. Показателем нормы признается уровень сахара в пределах 4-6 ммоль/л. Подтвердить этот факт можно с помощью заключения врача-эндокринолога. Такие показатели подходят для проведения операции.
- Признается, что риск осложнений тем выше, чем длительнее история развития сахарного диабета. За более продолжительный срок системные нарушения в организме нарастают, осложняется работа внутренних систем и органов (почек, сердечной мышцы, мозговых центров). С серьезными патологиями в этой области не рекомендуется проводить установку имплантата. Противопоказана хирургия и тем пациентам, у которых отмечено длительное заживление ран.
Особенности имплантации при диабете
Грамотный врач четко определяет степень опасности проведения имплантации при диабете. Он придерживается щадящей стратегии, имеющей большие шансы на успех. В работе учитываются следующие показатели:
У диабетиков титановый винт после вживления в челюстную кость сложнее срастается с основанием. Остеоинтеграция затруднена, так как минеральная плотность кости чаще ниже, чем у здоровых пациентов.
Сложнее достигнуть стабильности корня, что препятствует проведению одномоментной имплантации с незамедлительной нагрузкой на вживленный винт (при использовании классических имплантов). Несмотря на существующую опасность, риски осложнения можно существенно снизить.
Этот эффект достигается применением имплантов специальной формы и конструкции. Речь идет о корнях с модифицированной поверхностью. Среди них Nobel Biocare и Straumann, произведенные в Швейцарии. Ультра-гидрофильное покрытие способствует быстрому заживлению ран и затягиванию повреждений.
У некоторых имплантов поверхность снабжена фосфорными или фосфатными молекулами, усиливающими регенерацию тканей. Во время проведения хирургических манипуляций очень важно снизить объем повреждений костного основания и слизистой.
Самой оптимальной для этого признается базальная методика имплантации, когда корень вводится внутрь через прокол, а не традиционный лоскутный разрез. Этот метод применяется, когда во рту пациента отсутствует не менее 3 единиц зубного ряда, идущих последовательно друг за другом.
Также технология хорошо показала себя при полной адентии (100% отсутствии зубов). Используемые в рамках этого метода базальные импланты в подавляющем большинстве случаев не предполагают проведения костной пластики. При других клинических показаниях рекомендуется проводить классическую двухэтапную имплантацию для снижения риска развития воспаления в тканях, окружающих искусственный корень.
Как уже отмечалось выше, пациенту важно контролировать уровень сахара в крови не менее 1,5 месяцев до проведения операции. Обычно имплантологи советуют принимать антибиотики, начиная за несколько дней до операции.
Важно проводить полоскания Хлоргексидином для уничтожения патогенной микрофлоры в полости рта.
При соблюдении всех условий и должном профессионализме врачебного состава результаты имплантации у лиц с сахарным диабетом не будут существенно отличаться от людей, не имеющих осложненного анамнеза.
Рекомендуем ознакомиться:
Имплантация полной челюсти Имплантация All-on-4 Базальная имплантация Протезирование зубов на имплантах Импланты AnyOne
28 Октября 2019
Инфо Поле » Искусственная поджелудочная: фантастика или обозримое будущее?
В лечение диабета наметились новые тренды. Сегодня ученые всего мира заняты вопросом создания искусственной поджелудочной, которая позволит пациентам с хроническим заболеванием освободиться от инсулинозависимости и вести обычный образ жизни без постоянного контроля уровня сахара в крови. Насколько это реально и каких успехов уже удалось достигнуть — узнаете из нашего материала.
Искусственная поджелудочная железа — это уже не фантастика, а наступающая реальность. Да, работать еще есть над чем, но первые результаты уже есть. И они не могут не радовать всех, кто знает о диабете не понаслышке.
Капсула с донорскими клетками
Прототип импланта, который может вырабатывать инсулин и заменить поджелудочную железу у больных диабетом, разработала биомедицинская фирма из Израиля. Новости появились в начале этого года.
Изобретение должно помочь больным сахарным диабетом первого типа, тем, кто вынужден постоянно делать себе инъекции инсулина или пользоваться инсулиновой помпой.
Новейшая разработка — это небольшая капсула, всего 6 на 6 см. Ее корпус выполнен из титана, а внутри находится кислородный баллон и живые клетки поджелудочной железы.
Имплант самостоятельно мониторит уровень сахара в крови и начинает синтез гормона инсулина, когда это требуется.
Клетки, находящиеся внутри капсулы, конечно, донорские. Их можно получить от человека или свиньи. Еще один вариант — вырастить их из стволовых клеток пациента лабораторным путем. Кислород, находящийся в капсуле, помогает клеткам выживать. Правда, баллон с газом необходимо будет перезаряжать каждые семь дней.
Ученые уже провели необходимые испытания, которые подтверждают, что искусственная поджелудочная не отторгается иммунной системой человека. Кроме того, при необходимости она может быть легко удалена из организма.
Разработка уже прошла испытания в Швеции. В эксперименте участвовали 4 человека, которые ходили с имплантом в течение 10 месяцев.
Побочных эффектов выявлено не было, а донорские клетки все это время оставались жизнеспособными.
Имплант с инсулином
Английские ученые тоже не оставляют попыток облегчить жизнь диабетиков. Не так давно ими было создано устройство, которое вполне может претендовать на звание искусственной поджелудочной железы.
Сотрудники Университета Де Монтфорта во главе с профессором Джоан Тэйлор разработали имплант без подвижных частей и батарей. Это металлический корпус, наполненный инсулином. Его помещают в тело пациента между последним ребром и бедром. Гормон удерживается внутри с помощью гелевого барьера, который изобрели и запатентовали там же, в Англии.
Он реагирует на рост уровня глюкозы в крови и начинает размягчаться, выпуская тем самым инсулин сначала в вены вокруг кишечника, а после — в вены печени. После того, как уровень сахара в крови приходит в норму, гель вновь затвердевает и перекрывает доступ к инсулину. Получается, что устройство полностью имитирует работу настоящей поджелудочной железы.
А пациент с диабетом освобождается от своих рутинных обязанностей, в частности инъекций инсулина.
Конечно, запас гормона в капсуле требует периодического пополнения. В среднем, раз в месяц. Сейчас прибор находится на стадии доклинических испытаний.
Если они пройдут успешно, то уже в ближайшие пять-десять лет может быть налажено коммерческое производство имплантатов. По некоторым данным, его будут изготавливать не из металла, а из пластика.
Правда, пока эта разработка обнадеживает лишь диабетиков первого типа. Но и наука и не стоит на месте.
Успешные испытания
Осенью прошлого года появилась еще одна хорошая новость с научных полей.
Подошло к концу исследование системы искусственной поджелудочной железы, которое длилось полгода и стало третьим этапом в серии испытаний.
Согласно его результатам, изобретение, которое не только контролирует, но и регулирует уровень сахара в крови, более эффективно, чем уже известные методы лечения диабета первого типа.
Эта искусственная поджелудочная работает по принципу регулирования по замкнутому контуру. Ее испытания проводились в 10 центрах по всему миру.
Однако наблюдаемые пациенты при этом жили своей обычной жизнью, что также позволило судить о применимости изобретения в реальных условиях. Всего в эксперименте приняли участие 168 человек.
Самому молодому из них было 14 лет. Всех объединял диагноз — сахарный диабет первого типа.
Среди испытуемых случайным образом были распределены новейшие разработки: система искусственной поджелудочной, система из датчика уровня глюкозы и инсулиновой помпы. Показания снимались каждые две-четыре недели в личном контакте с исследователями. Дистанционный мониторинг не проводился.
И вот к каким выводам пришли ученые: у диабетиков с искусственной поджелудочной железой значительно увеличилось количество времени, когда их уровень сахара находится в интервале от 70 до 180 мг/дл. В среднем это 2,6 часа в день с начала проведения эксперимента.
Во второй же группе этот показатель оставался неизменным все шесть месяцев.
Стоит отметить, что за все время проведения исследования ни у кого из испытуемых не было зафиксировано серьезных случаев гипогликемии. Диабетический кетоацидоз возник лишь у одного участника с искусственной поджелудочной железой из-за проблемы с оборудованием, которое подает гормон.
Отечественный прогресс
В Сколково также активно занимаются проблемой лечения сахарного диабета. Именно там была создана первая в мире искусственная поджелудочная железа, управляемая смартфоном.
В работе над изобретением принимали участие несколько практикующих эндокринологов, математиков и программистов. Устройство представляет собой инсулиновую помпу, которая через приложение на смартфоне подключается к нейросети. Последняя, в свою очередь, оперирует всеми данными о пациенте.
Алгоритм просчитывает и корректирует дозу инсулина, вводимую человеку, учитывая не только его приемы пищи или физическую активность, но и даже самые легкие недомогания или волнение.
Если же связь с мобильным устройством будет потеряна или смартфон неожиданно разрядиться, то помпа перейдет на алгоритм работы, встроенный в ее внутреннюю электронику.
Сегодня отечественная искусственная поджелудочная железа на стадии создания предсерийного образца. Инновационный алгоритм расчета доз инсулина уже прошел доклинические испытания, для следующего этапа нужна регистрация медицинского устройства. Предполагаемая стоимость искусственной поджелудочной железы для потребителей должна составить около 50 000 рублей.
Загрузка...
