Пластырь с бета-клетками
В течение многих десятилетий исследователи пытаются воспроизвести функции бета-клеток поджелудочной железы, нарушающиеся при сахарном диабете. У здоровых людей эти клетки синтезируют, накапливают и высвобождают гормон инсулин, необходимый для утилизации глюкозы, содержание которой в кровотоке повышается после приема пищи. Однако у пациентов с сахарным диабетом эти клетки либо повреждены, либо утрачивают способность продуцировать достаточное для поддержания нормальных уровней глюкозы в крови количество инсулина.
Инъекции инсулина являются болезненной и часто несовершенной альтернативой, а трансплантация донорских бета-клеток связана с высоким риском отторжения и развития побочных эффектов приема иммуносупрессивных препаратов.
Ученые из университета Северной Каролины в Чапел-Хилл и университета штата Северная Каролина, работающие под руководством доктора Чжэня Гу (Zhen Gu), предложили новый вариант решения проблемы: синтетический пластырь, заполненный бета-клетками, способными при необходимости синтезировать дозы инсулина, обеспечивающие нормализацию содержания глюкозы в крови без риска развития гипогликемии.
За основу нового пластыря авторы взяли инновационную технологию «умный инсулиновый пластырь», описанную в одном из прошлогодних номеров Proceedings of the National Academy of Sciences. Оба варианта пластыря представляют собой тонкие квадраты из биосовместимого полимерного материала размером с 25-центовую монету, покрытые крошечными иголками. Однако тогда как в более раннем варианте эти иглы наполнены содержащими инсулин пузырьками, иглы нового «умного пластыря» населены живыми бета-клетками.
Мельчайшие иголки нового пластыря наполнены питательной средой, в которую погружены тысячи бета-клеток, инкапсулированных в альгинат – биосовместимый полисахарид, выделяемый из водорослей. При нанесении пластыря на кожу микроиголки проникают в капилляры, обеспечивая контакт между внутренней средой и клетками внутри пластыря.
Внутри иголок также содержатся «усилители сигнала глюкозы» – синтетические нанопузырьки, наполненные тремя химическими соединениями, обеспечивающими способность бета-клеток регистрировать повышение содержания глюкозы в крови и реагировать соответствующим образом.
Изображение покрытого микроиглами «умного пластыря».
Эксперименты на мышиной модели сахарного диабета 1 типа продемонстрировали способность нового пластыря быстро реагировать на стремительное повышение уровня глюкозы в крови и снижать его до нормальных значений на период продолжительностью до 10 часов.
Для того, чтобы проверить способность пластыря регулировать уровень глюкозы без развития гипогликемии, исследователи нанесли на кожу животного второй пластырь, что, как они и надеялись, не привело к выбросу избыточного количества инсулина и развитию гипогликемии. Вместо этого второй пластырь продлил период эффективной регуляции уровня глюкозы до 20 часов.
Для внедрения новой разработки в клиническую практику необходимы дальнейшие усовершенствования, а также проведение доклинических и клинических исследований. Однако на сегодняшний день авторы считают, что полученные ими результаты являются доказательством жизнеспособности экспериментального подхода, который может стать более безопасной и удобной в применении альтернативой существующим методам заместительной гормональной терапии при сахарном диабете.
Статья Yanqi Ye et al. Microneedles Integrated with Pancreatic Cells and Synthetic Glucose-Signal Amplifiers for Smart Insulin Delivery опубликована в журнале Advanced Materials.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам University of North Carolina Health Care: Scientists create painless patch of insulin-producing beta cells to control diabetes.
16.03.2016