人造“胰腺”来了！
允许细胞按需分泌胰岛素
一种新装置能增强移植细胞的营养运输，改善胰岛素分泌。图片来源：美国布里格姆妇女医院/Randal McKenzie
目前，许多1型糖尿病患者不得不依靠胰岛素泵维持日常的血糖水平。不过，好消息来了。近日，研究人员研发出一种新设备，可以持续地让胰岛素分泌细胞“沐浴”在需要的营养中，进而提高这些细胞的承载力、存活率和葡萄糖敏感性，并促使它们及时分泌或停止分泌胰岛素。
“该设备有潜力成为一个自治系统，患者将不需要不断地充填和替换胰岛素盒。”参与了该研究的韩国仁川国立大学的Kisuk Yang说。而且，这种设备可能对某些糖尿病患者特别有用，他们的血糖水平会出现不可预测的波动。
全世界有超过4000万人患有1型糖尿病。这种自身免疫性疾病的患者，其胰腺中产生胰岛素的β细胞被免疫系统破坏。目前，科学家已经研发出一种名为MED的装置，它能用来容纳和保护胰岛素分泌细胞。就像骑士穿的盔甲，MED在保护细胞免受宿主免疫系统攻击的同时，允许营养物质进出，使细胞得以继续生存。但这种医疗器械有局限性——目前，只有少数细胞可以借助MED接收营养物和氧气，并反过来分泌胰岛素，因此将此类设备用于人体一直是一个挑战。
此次，来自美国布里格姆妇女医院、哈佛大学和马萨诸塞大学医学院等机构的研究人员合作设计了一种对流增强MED（ceMED）。在动物模型中，该设备在植入后能让小鼠胰岛素分泌细胞快速对血糖水平作出反应。近日，研究结果发表于美国《国家科学院院刊》。
“由于最近的进展，我们越来越接近拥有无限来源的β样细胞，下一个挑战是如何以一种微创、长寿命、功能最大化的方式将这些细胞导入体内。”论文通讯作者Jeff Karp说。
“干细胞衍生的胰岛能用于治疗1型糖尿病，现在我们需要找到一种方法保护这些细胞免受免疫排斥，并在移植后最大限度地提高它们的生存和功能。”论文合作者、哈佛大学的Doug Melton说，“ceMED可能是实现这些目标的可行方法。”
研究人员表示，ceMED能通过连续流动的液体向被封装的细胞提供营养，允许多层细胞生长和生存。该团队的原型机有两个重点部分—— 一个平衡室（EqC），收集周围环境的营养物质；一个细胞室（CC），容纳受保护的细胞。
EqC被包裹在聚四氟乙烯中，这是一种可选择性允许液体进入孔隙的半透膜。CC周围的额外内膜能选择性地允许营养物质运输和避免免疫反应。灌注液体流经孔隙到达CC，其营养物浓度与植入物周围组织相似。这些孔隙允许胰岛素和葡萄糖自由通过，但不允许关键免疫分子攻击被包裹的细胞。
研究人员表示，与传统胰岛素泵相比，该设备有许多优点，例如，允许细胞按需分泌胰岛素，并在血糖水平下降时迅速停止分泌。在1型糖尿病鼠模型中，ceMED可以提高细胞的存活率和胰岛素分泌，并且小鼠在移植两天后开始降低血糖水平。（唐一尘)