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生物材料顆粒 「教育」免疫系統接受移植的胰島

來源 : Louis Landmark 編譯
update : 2018/07/04
Jessica Weaver是喬治亞理工學院伍德拉夫機械工程學院的博士後研究員,他持有含有胰島細胞水凝膠的多層板。 (圖片來源:喬治亞理工學院Christopher Moore)

透過指導關鍵的免疫系統細胞接受移植的胰島素生成胰島,研究人員開闢了治療一型糖尿病的潛在新途徑。如果該方法最終在人類中獲得成功,則可以在不消除免疫系統抑制的長期併發症的情況下治療一型糖尿病。

該技術於6 4 日在Nature Materials 雜誌上發表,該技術使用合成水凝膠顆粒(微凝膠),向免疫系統T效應細胞和移植的胰島提供稱為Fas配體(FasL)的蛋白質。 FasL蛋白「教育」效應細胞。作為免疫系統監督者, 使它們在動物模型中至少200天內,接受移植物而不被排斥。

FasL呈遞顆粒簡單地與活胰島混合,然後移植到患有化學誘導糖尿病的小鼠中。研究人員認為,FasL呈遞水凝膠不需要個體化,可能允許對移植的胰島進行「現成」治療。

喬治亞理工學院、路易斯維爾大學和密西根大學的研究人員合作開展了這項工作。該工作得到了青少年糖尿病研究基金會,和美國國立衛生研究院的支持。在非人靈長類動物中測試該方法的後續研究已經開始。

路易斯維爾大學醫學院自身免疫疾病,和該大學細胞治療學研究所的分子免疫調節項目主任Haval Shirwan博士說:「我們已經能夠證明,我們可以製造一種生物材料,可以中斷身體拒絕移植的願望,同時不要求接受者保持持續的標準免疫抑制。我們預計,進一步的研究將證明可能用於許多移植類型,包括骨髓和實體器官。」

在美國,約有125萬人患有一型糖尿病,這與更常見的二型糖尿病不同。 一型糖尿病是由胰島細胞的免疫系統破壞引起的,胰島細胞響應血糖水平而產生胰島素。治療包括頻繁注射胰島素,以取代胰島不再產生的胰島素。儘管一型糖尿病患者已經透過胰島細胞移植進行了實驗性治療,但這種疾病沒有長期治癒方法。幾年後,即使強烈抑制免疫系統,這種移植也幾乎總是失敗。

佐治亞理工學院喬治W.伍德拉夫機械工程學院的Rae S.Frank H. Neely主席AndeésGarcía說道,允許移植胰島細胞的藥物對它們有毒。移植胰島的臨床試驗顯示有效,但幾年後,移植物被拒絕。這種治療方法有很多希望,但無法獲得持續的改善。

García說,這些問題包括免疫系統抑制對胰島細胞的毒性,這也使患者更容易受到感染和腫瘤等其他不良反應的影響。其他研究人員正在探索保護胰島免受攻擊的技術,但到目前為止尚未成功。

Nature Materials報導的研究採用了完全不同的方法。透過提供FasL蛋白 (它是免疫系統細胞的中樞調節劑) ,研究人員可以防止免疫系統攻擊細胞。一旦它們在移植時接受教育,細胞似乎在FasL消失後很長時間內,保持對移植的胰島細胞的接受。

「在移植時,我們採取從屍體中採集的胰島,並將它們與手術室中的顆粒混合,然後將它們運送到動物體內」García解釋說。 「我們不必修改胰島或抑制免疫系統。治療後,動物可以正常運作並從糖尿病中治癒,同時保持其完整的免疫系統操作。」

水凝膠可以在移植前兩週製備,並且可以與任何胰島細胞一起使用。關鍵的技術進步是能夠使這種材料誘導免疫接受,可以簡單地與胰島混合併交付。研究人員可以在實驗室製作生物材料,並將其運送到移植的地方,這可能使其成為現成的治療方法。

在實驗小鼠中,將胰島植入腎臟並進入腹部脂肪墊。如果治療最終用於人類,胰島和生物材料很可能透過腹腔鏡放入網膜,這是一種具有顯著脈管系統的組織,類似於小鼠的脂肪墊。García的實驗室此前已表明,它可以刺激血管生長成小鼠移植到這個組織中的胰島細胞。

在未來的工作中,研究人員希望了解移植物是否可以保留在更複雜的免疫系統中,並且保留更長的時間。透過減少對屍體胰島的損害,新技術可能可以擴大供體細胞治療的患者數量。

García的實驗室使用直徑約150微米的聚合物水凝膠顆粒,與胰島細胞大小相同。他們設計顆粒來捕獲FasL ,一種由Shirwan,和路易斯維爾大學微生物學和免疫學副教授Esma S. Yolcu開發,在粒子表面上,效應細胞可以看到的新型重組蛋白。