【新的移植技術使1型糖尿病患者獲益】將新的水凝膠材料與促進血管生長的蛋白質結合可以提高將生產胰島素的胰島細胞移植到1型糖尿病患者體內的成功率。在動物模型中，該技術提高了移植胰島素生產細胞的存活率，恢複胰島素產生以響應於血糖水平和治愈這些糖尿病動物。

        該技術還可以幫助因嚴重胰腺炎(一種炎症性疾病)而將胰腺切除的病人。研究人員利用該材料和蛋白質組合評估了多個位置，用於植入胰島細胞簇，這是首次直接比較移植部位。

        喬治亞理工學院機械工程學院院士安德裏斯·加西亞(AndrésGarcía)說：“我們設計了一種可用於移植胰島並促進胰島血管化和生存以增強其功能的材料。 “我們對此感到非常興奮，因為如果這證明在人類中取得成功，那麼可以立即使病人獲益。”

        研究由少年糖尿病研究基金會和國家衛生研究院所支持，6月2日在科學進步雜誌上報道。

        1型糖尿病影響數百萬人

        約有125萬美國人患有1型糖尿病，也稱為青少年糖尿病，一種以身體不能產生胰島素為特征的疾病。為了控製疾病，患者必須經常測試其葡萄糖水平並注射胰島素以保持適當的平衡。但有些病人會出現危及生命的低血糖發作，而且這種疾病還會帶來其他嚴重的健康後果。

        使用屍體細胞，醫生已經將胰島實驗性移植到人類中了數十年，但是多達60%的移植胰島因為血液供應被切斷而直接注入血液，從而被免疫係統攻擊死亡，而那些在移植中存活的通常會在幾個月內死亡。在迄今進行的測試中，胰島已經被放置在肝髒的脈管係統中，其具有顯著的血液供應 - 但是由於敵對的免疫環境可能這並不是理想的位置。

        設計新的解決方案

        所以García和合作者，包括佐治亞理工博物館博士後研究員和第一作者傑西卡·韋弗(Jessica Weaver)，開始設計一種移植細胞的新方法。他們開發了一種新的可降解聚合物水凝膠材料，用於在細胞注射入體內時遞送細胞。並且它們在凝膠中摻入稱為血管內皮生長因子(VEGF)的蛋白質，其促進血管進入移植細胞的生長。

        García還說：“移植的胰島需要大量的氧合和與身體循環係統的連接，以感測葡萄糖水平和運輸胰島素。除了保護胰島之外，我們的工程材料還促進了新血管的形成以滋養細胞。”

        VEGF已經被嚐試過，但是量太大，它刺激了不提供長期氧合的泄漏血管的生長。血管內皮細胞數量太少，不能快速生長血管以維持移植的胰島存活，這些胰島是含有數百個細胞的簇。在群集中沒有足夠的脈管係統，中心的細胞不能存活。

        製造者使用糖尿病小鼠來比較體內可以放置移植細胞的位置。她研究了肝髒，皮膚下的位置，腸道附近的腸係膜和腹部附睾脂肪。

        可能治療更多的病人

        Weaver說：“我們能夠平行研究移植站點，並且真正地考察每個移植站點的利弊來比較每個區域的細胞存活率。 “胰島細胞是非常寶貴的，因為我們每個供體都很少，我們需要他們生存，幫助1型糖尿病患者脫離胰島素。”

        在肝髒位置，現在需要多達三個供體來獲得足夠的可移植胰島以在單個患者中提供葡萄糖控製。 García指出，如果研究人員可以減少細胞損失，那麼有可能有一天可以通過有限數量的屍體捐獻者來治療兩倍甚至三倍數量的患者。

        評估技術

        韋弗研究了動物模型長達100天，發現移植有水凝膠和VEGF的胰島群發展出許多血管並植入新的位置。如預期的那樣，水凝膠材料消失，並被圍繞胰島生長的新組織代替。

        為了跟蹤胰島細胞的長期存活力，她在用特定波長的光激發時使用具有產生綠色發光的基因的細胞。通過測量從移植位置返回的信號，她能夠確定有多少細胞存活。在血液中引入染料，然後允許她對胰島周圍的血管進行成像。

        腹部脂肪墊原來是提供最佳的移植位置。在人類中，等效結構稱為網膜，其他研究人員正在評估為血小板移植位置的血管豐富的區域。如果將該技術用於人類，則可以在微創手術中將細胞置於腹腔鏡下。水凝膠將以液體形式注射，並在移植部位聚合，產生符合身體結構的柔性凝膠，以改善血管連接和組織整合。

        下一步是什麼?

        作為下一步，加西亞和韋弗想研究大型動物的技術。之後，需要進行人體臨床試驗，以顯示水凝膠材料和蛋白質的組合是否會使1型糖尿病患者受益。最終，研究人員希望幹細胞可能提供可以被移植而不需要屍體供體胰島和免疫係統抑製的胰島來源。

        在加入佐治亞理工大學之前，糖尿病研究所的研究員韋弗(Dr. Waver)表示，她對新技術的運行情況感到驚訝。該成像提供了圍繞胰島團的不斷增長的血管係統的清晰視圖。

        韋弗說：“當我們第一次開始做成像時，我很確定我第一次看到它時尖叫。 “看到脈管係統太美了，我並沒有想到能看到這種完美的血管生長進入胰島。”