Пористые нановолокна с бета-клетками внутри помогут в терапии диабета

Американские ученые разработали новый метод доставки донорских бета-клеток. Для этого они использовали оболочку из пористых нановолокон, содержащую альгинатный гидрогель с бета-клетками внутри. Такая конструкция позволяет избежать иммунных осложнений, но сохраняет способность инсулина проникать сквозь поры волокон в организм. Работа опубликована в Science Translational Medicine.

Сахарный диабет первого типа вызывается разрушением бета-клеток поджелудочной железы, которые производят инсулин. В результате этого в организме развивается абсолютная недостаточность инсулина, а затем гипергликемия, которая вызывает патологические изменения в органах. Для терапии диабета первого типа разрабатываются операции по пересадке стволовых бета-клеток. Сложность при таком лечении представляют возникновение иммунных реакций и развитие опухолей — тератом. В настоящий момент для преодоления этих ограничений испытываются капсулы, способные сохранять клетки поджелудочной железы интактными.

Альгинатные микрокапсулы, содержащие бета-клетки, показали свою эффективность при применении у животных. Основная их проблема в том, что со временем материал может разрушатся и целостность островков клеток нарушится. Капсулы на основе полимеров прочнее, но имеют другой недостаток: отверстия в них очень маленькие (порядка 10-100 нанометров), что мешает транспорту инсулина.

Американские ученые под руководством Минлинь Ма (Minglin Ma) из Корнелльского университета создали конструкцию, которая состоит из каркаса пористых нановолокон с альгинатным гидрогелевым ядром, содержащим бета-клетки. Поры величиной не превышают одного микрометра, что позволяет инсулину и кислороду свободно проходить через них, а иммунные клетки проникнуть внутрь не могут. Такое строение обеспечивает дополнительную иммунологическую защиту и поддерживают разделение островков клеток внутри. Для того чтобы изучить эффективность метода, конструкцию лапароскопически ввели мышами. У 16 из 24 мышей при пересадке аллогенного трансплатнтата (от другой особи того же вида) значения глюкозы крови уменьшились в среднем через неделю. Мыши сохранили нормальные показатели до извлечения устройства через 200 дней.

Ученые возлагают на свой метод большие надежды, так как он позволяет избежать иммуннологических нарушений, но в то же время сохранить функциональность пересаженных бета-клеток поджелудочной железы. В будущем требуется дополнительно исследовать безопасность и эффективность метода для применения в клинической практике.

Совершенствуются не только способы доставки бета-клеток в организм, но и методы их выращивания. Американские ученые заставили актиновый цитоскелет стволовых клеток собираться или разрушаться на нужной стадии дифференциации, что помогло более точно и быстро направлять развитие клеток по нужному пути.

Анастасия Кузнецова