Mai mult de 40 de milioane de oameni din intreaga lume sunt afectati de diabetul zaharat de tip 1, o boala autoimuna a carei cauza nu se cunoaste precis si in care celulele β producatoare de insulina din pancreas sunt distruse de sistemul imunitar.
In prezent, exista cateva metode noi si emergente de tratament pentru diabetul de tip 1, inclusiv dispozitive de macroincapsulare (MED), adica un fel de compartimente menite sa adaposteasca si sa protejeze celulele secretoare de insulina. MED-urile protejeaza celulele de atacurile din partea sistemului imunitar al gazdei, permitand in acelasi timp nutrientii sa intre si sa iasa, astfel incat celulele sa poata continua sa supravietuiasca.
Insa acest dispozitive au mai multe limitari si extinderea lor pentru utilizare la oameni a fost o provocare. O echipa de cercetatori de la Brigham and Women's Hospital din Boston, in colaborare cu colegii de la Universitatea Harvard si Universitatea din Massachusetts, a proiectat un MED cu convectie imbunatatita (ceMED).
Acesta poate „scalda” continuu celulele in nutrientii de care au nevoie si poate imbunatati capacitatea de incarcare a celulelor, sporind in acelasi timp supravietuirea acestora, sensibilitatea la glucoza si secretia de insulina in timp util. In modelele preclinice, ceMED a raspuns rapid la nivelurile de zahar din sange in termen de doua zile de la implantare.
Rezultatele studiului¹ efectuat de savanti au fost publicate in jurnalul Proceedings of the National Academy of Sciences.
ceMED, un dispozitiv in sprijinul pacientilor cu diabet de tip 1
Potrivit autorilor cercetarii, datorita progreselor recente, lumea stiintifica este din ce in ce mai aproape de a avea o sursa nelimitata de celule asemanatoare β care pot raspunde la glucoza secretand insulina. Insa urmatoarea provocare este introducerea acestor celule in organism intr-un mod care sa fie minim invaziv si sa functioneze pe termen lung la capacitate maxima.
Dispozitivul ceMED a demonstrat o viabilitate celulara imbunatatita si o intarziere minima dupa transplant, ceea ce este o dovada preclinica puternica a conceptului pentru acest sistem.
MED-urile existente in prezent sunt dependente de difuzare: nutrientii se difuzeaza prin membrana exterioara a dispozitivului si doar un numar de celule pot primi nutrienti si oxigen si, la randul lor, secreta insulina. CeMED a fost conceput pentru a furniza nutrienti convectivi printr-un flux continuu de fluid catre celulele incapsulate, permitand mai multor straturi de celule sa creasca si sa supravietuiasca.
Prototipul realizat de echipa are doua camere - o camera de echilibru care colecteaza nutrienti din imprejurimi si o camera celulara care adaposteste celulele protejate. Camera de echilibru este inchisa in politetrafluoretilena - o membrana semi-permeabila cu pori care permit intrarea fluidelor. O membrana interioara suplimentara care inconjoara camera celulara permite selectiv transportul nutrientilor si protejeaza impotriva raspunsurilor imune.
Lichidele perfuzate curg printr-o fibra goala poroasa ajungand la camera celulara la o concentratie similara de nutrienti ca si tesutul din jurul implantului. Fibra goala permite insulinei si glucozei sa treaca liber, dar nu permite accesul moleculelor imune cheie care ar putea ataca celulele incapsulate.
Aplicarea „insulitelor” derivate din celule stem pentru a trata diabetul de tip 1 a ajuns acum in punctul de a gasi o metoda de a proteja celulele de respingerea imunitatii si de a maximiza supravietuirea si functionarea acestora dupa transplant, afirma cercetatorii. Astfel, macroincapsularea imbunatatita prin convectie poate fi o abordare viabila pentru a atinge toate aceste obiective.
Dispozitivul ofera multe avantaje fata de pompele conventionale de insulina si permite celulelor sa secrete insulina la cerere si sa opreasca rapid secretarea de insulina pe masura ce nivelurile de glucoza din sange scad. In modelele de rozatoare cu diabet de tip 1, ceMED a imbunatatit supravietuirea si secretiile de insulina ale celulelor si a inceput sa scada nivelul de glucoza din sange inca din a doua zi dupa transplant.
Practic, dispozitivul ceMED are potentialul de a fi un sistem autonom care nu ar necesita reumplerea si inlocuirea constanta a cartuselor de insulina, spun cercetatorii. Datorita capacitatii de reactie, acest dispozitiv si noua abordare imbunatatita ar putea fi deosebit de utile pentru diabeticii a caror boala duce la fluctuatii imprevizibile ale nivelului de zahar din sange.
In continuare, mai sunt de facut pasi pentru a aduce dispozitivul in clinici, pentru a creste capacitatea de incarcare a celulelor si pentru a optimiza sistemul pentru uz uman. Rezultate studiului de fata evidentiaza avantajele semnificative ale ceMED fata de dispozitivele deja existente pe baza de difuzie, inclusiv supravietuirea celulara imbunatatita, incapsularea fibroasa redusa care poate compromite functionalitatea in timp si rate mai rapide de pornire si oprire pentru secretia de insulina.
Concluzia oamenilor de stiinta este ca aceasta abordare are potentialul de a spori succesul terapiilor de inlocuire a celulelor β pentru a ajuta multi pacienti cu diabet de tip 1 si familiile lor sa gestioneze cu mai mare usurinta aceasta boala complicata.
La ce alte potentiale tratamente pentru diabetul de tip 1 se mai lucreaza?
Transplantul de pancreas si transplantul de celule insulare sunt alte doua potentiale tratamente pentru diabetul de tip 1.
Cu un transplant de pancreas reusit, pacientul nu ar mai avea nevoie de insulina, insa aceste transplanturi nu decurg bine mereu, iar procedura prezinta riscuri serioase. Deoarece aceste riscuri pot fi mai periculoase decat boala in sine, transplanturile de pancreas sunt in general rezervate pacientilor cu diabet foarte greu de gestionat sau persoanelor care au nevoie si de un transplant de rinichi.
In ceea ce priveste transplantul de celule insulare, oamenii de stiinta experimenteaza cu acest tip de transplant, care furnizeaza noi celule producatoare de insulina dintr-un pancreas donator. Desi aceasta procedura experimentala a intampinat unele dificultati in trecut, noi tehnici si medicamente mai bune pentru a preveni respingerea celulelor insulare pot imbunatati sansele viitoare de a deveni un tratament de succes.
Deocamdata, terapia cu insulina este tratamentul de baza pentru pacientii cu diabet de tip 1, dar acestia pot primi si medicamente suplimentare precum cele pentru hipertensiune, cele care scad colesterolul sau aspirina. In functie de tipul de terapie cu insulina de care are nevoie fiecare pacient, poate fi necesar ca acesta sa isi verifice si sa isi inregistreze nivelul zaharului din sange de cel putin patru ori pe zi.