«Нет» отторжению трансплантата или как гидрогель поможет современной медицине

  1. Гидрогель - основа биоматериалов
  2. Диабет и трансплантация
  3. другой подход

Рядовой украинец, вероятно, знаком с гидрогелем благодаря повсеместному увлечению наших земляков землехозяйстве или, по меньшей мере, выращиванием комнатных растений. Гидрогель (под названием аква или екоґрунту) можно приобрести чуть ли не в каждом специализированном цветочном магазине. Это полимер, характеризующийся уникальной способностью поглощать и удерживать при набухании до 2 л дистиллированной воды на 10 г гидрогеля или около 0,11 л питательного раствора на 1 г вещества.

Гидрогели бывают разных типов и видов, но все они являются нетоксичными, абсолютно стерильными, сохраняют свои свойства при высоких и низких температурах и, наконец, полностью разлагаются - на углекислый газ, воду и азот. Конечно, такая чудо-вещество может пригодиться не только аграриям, но и специалистам других отраслей - машиностроительной, текстильной, автомобиле-, судо- и авиастроение, и, безусловно, медицины. Детали потенциального применения полимера в трансплантологии - в адаптированном переводе статьи с ресурса Techonolgy.org.

Гидрогель - основа биоматериалов

Одной из основных проблем трансплантологии является отторжение пересаженных органов или их частей. Иммунная система человека идентифицирует инородное тело и работает на его уничтожение, поэтому пациентам приходится принимать препараты, подавляющие деятельность иммунной системы, что, разумеется, приводит к ряду других проблем. Недавно группа исследователей из Технологического института Джорджии, Луисвиллського университета и Мичиганского университета (все - США) работала над работой, финансировалась Фондом исследования диабета у несовершеннолетних и Национальным институтом здравоохранения США, во время которой ученые «тренировали» ключевые клетки иммунной системы принимать кусочки пересаженной живой ткани (в данном случае - островные клетки поджелудочной железы, вырабатывающие инсулин). Таким образом исследователи открыли потенциально новый путь для лечения диабета 1-го типа. Тестирование проводились на лабораторных мышах, на данный момент начат второй этап - тестирование на приматах. Если подход в конечном итоге станет успешным для людей, можно смело говорить о лечении диабета 1-го типа долговременных осложнений, вызванных подавлением иммунной системы.

Методика, о которой сообщает журнал Nature Materials, использует синтетические частицы гидрогеля для введения в организм вместе с трансплантированными кусочками поджелудочной железы протеина, известного под названием лиганд FasL. Белок FasL попадает в Т-лимфоцитов, клеток, которые играют центральную роль в осуществлении иммунного ответа, и «учит» их принимать трансплантат без отторжения в течение не менее 200 дней. Частицы из гидрогеля с протеином FasL просто смешиваются с кусочками живой ткани перед пересадкой у мышей, страдающих от искусственно вызванного диабета. Исследователи считают, что в будущем не будет необходимости настроить гидрогели, с помощью которых белок FasL вводится в организм, а это потенциально позволяет создать массовую терапию для трансплантации островных клеток.

«- Нам удалось продемонстрировать, что мы можем создать биоматериал, который прерывает желание организма отклонить трансплантат, не требуя, чтобы пациент придерживался постоянной стандартной иммуносупрессии, - пояснил хавала Ширван (Haval Shirwan), один из руководителей исследования. - Мы предполагаем, что дальнейшее исследование покажет потенциальное использование для многих типов трансплантатов, включая костный мозг и целые органы ».

Диабет и трансплантация

В Соединенных Штатах около 1250000 человек страдают диабетом 1 типа, отличается от более распространенного диабета 2 типа (данные по Украине отсутствуют. По данным ВОЗ, количество больных сахарным диабетом обоих типов составляет 6-8% от популяции). Сахарный диабет 1 типа вызван разрушением клеток панкреатических островков (островков Лангерганса) поджелудочной железы, производящих инсулин в ответ на уровень глюкозы в крови. Лечение предусматривает частое введение инсулина, чтобы предоставить организму вещество, которое больше не производят островки. Не существует долгосрочного лечения этого заболевания, хотя людей с диабетом 1 типа лечили экспериментально, путем трансплантации островных клеток, которая почти всегда оказывается непригодной через несколько лет даже при сильном подавлении иммунной системы.

«- Медикаменты, которые позволяют трансплантации клеток панкреатических островков, являются токсичными для них, - говорит Андрес Гарсия (Andrés García), другой ученый, участник обсуждаемого исследования. - Клинические испытания с трансплантацией панкреатических островков показали эффективность, но через несколько лет трансплантаты были отклонены. На этот тип лечения возлагается много надежд, но в данном случае мы просто не можем получить постоянного совершенствования ».

Среди проблем, рассказывает Гарсия, можно выделить токсичность препаратов подавления иммунной системы для клеток панкреатических островков, также делает пациентов более чувствительными к другим неблагоприятным последствиям, вроде развитие инфекций и возникновения опухолей.

другой подход

Представлено в Nature Materials исследование опирается на совершенно иной подход. Вводя в организм белок FasL, который является центральным регулятором клеток иммунной системы, ученые могут предотвратить атаку клеток иммунной системы. Кажется, что после того, как исследователи «запрограммировали» клетки иммунной системы во время трансплантации, эти клетки не отторгают трансплантированные клетки панкреатических островков задолго после того, как протеин FasL исчезает.

«- Во время трансплантации мы берем панкреатические островки, полученные из трупов, и просто смешиваем их с частицами гидрогеля с протеином FasL в операционной, а затем вводим полученную вещество животным, - описывает процесс Гарсия. - Нет необходимости менять островки или подавлять иммунную систему. После лечения животные могут нормально функционировать и излечиваться от диабета, сохраняя при этом полную иммунную систему ».

Гидрогели можно подготовить даже за две недели до трансплантации, и их можно использовать с любыми островными клетками. Ключевым техническим прогрессом является сама способность производить материал, который блокирует иммунное отторжение. Важно то, что биоматериалы можно производить в лаборатории, а затем отправлять их в место осуществления трансплантации. Таким образом можно создать потенциально массовый лечебное средство.

Экспериментальным мышам островки имплантировали в почки и в брюшную жировую подушку. Если этот тип терапии в конце концов будет применяться для людей, островки и биоматериал, вероятно, будут вводиться лапароскопически в сальник, ткань со значительной сосудистой системой, которая похожа на брюшную жировую подушку мышей. Лаборатория, где работает Гарсия, ранее продемонстрировала способность стимулировать рост кровеносных сосудов в клетки островков, пересаженных в эту ткань, у мышей.

В будущих работах исследователи хотят выяснить, принятие трансплантата может быть сохранено в сложных иммунных системах и в течение длительного периода времени. Снижая повреждения островков трупов, новая методика может быть в состоянии расширить количество пациентов, которых можно лечить с помощью имеющихся донорских клеток. Лаборатория, где работает Гарсия, использует частицы полимерного гидрогеля, диаметром около 150 мкм, примерно такого же размера, как и островные клетки.

БОЛЬШЕ О ИННОВАЦИИ В МЕДИЦИНЕ:

источник: Technology.org , Перевод подготовила Ирина Гоял, специально для «Блог Imena.UA»


Epidemnews.Ru