Typ 1 (Juvenile) Diabetes: Seetang Mikrokapseln Eliminierung der Notwendigkeit für Insulin, tägliche Nadeln

Typ 1 (Juvenile) Diabetes: Seetang Mikrokapseln Eliminierung der Notwendigkeit für Insulin, tägliche Nadeln

In den Jahren 2008 und 2009 wurde bei mehr als 18.000 Kindern in den USA Typ-1-Diabetes diagnostiziert, der auch als Jugenddiabetes bekannt ist, da er fast immer vor dem 14. Lebensjahr auftritt. Es gibt keine Heilung für Typ-1-Diabetes die Fähigkeit der Bauchspeicheldrüse, Insulin zu produzieren, so dass die meisten Menschen Insulin von außen benötigen, um die Krankheit in Schach zu halten.

Insulin wird über eine Injektion verabreicht, die für Kinder, die täglich Injektionen bekommen, beängstigend und schmerzhaft sein kann. Die Entwicklung neuer Pankreastransplantationen hat vielversprechende, aber komplizierte Ergebnisse gezeitigt, da der zeitliche Abstand zwischen Spender und Empfänger entscheidend ist. Eine neue Studie zeigt jedoch, dass Mikrokapseln, die aus Meeresalgen hergestellt werden, den Schlüssel zur Herstellung von Pankreasgewebe-Transplantaten für viele weitere Typ-1-Diabetespatienten halten können.

Was Insulin tut

Die Bauchspeicheldrüse, ein Teil des Verdauungstraktes, sondert nach einer Mahlzeit Insulin ab, ein Hormon, so dass die während der Verdauung isolierten Zucker in die Körperzellen gelangen können, wo sie als Brennstoff verwendet werden. Insulin wirkt wie ein Schloss, das die Zelle öffnet, so dass es den von der Blutbahn abgegebenen anregenden Zucker aufnehmen kann.

Juveniler Diabetes entwickelt sich, wenn das Immunsystem die Bauchspeicheldrüse angreift, als wäre es ein fremder Eindringling. Dieser Angriff des Immunsystems führt dazu, dass die Bauchspeicheldrüse nicht in der Lage ist, genügend Insulin zu produzieren, das jede Zelle im Körper haben muss, um den Zucker zu verarbeiten und zu verwenden, den sie für den Treibstoff benötigt.

Die Bauchspeicheldrüse ist ein komplexes Organ, das sich zwischen dem Bauch vor und hinter dem Rücken befindet. Nur 1% bis 2% davon bestehen aus den Insulin-produzierenden Zellclustern, die als Langerhans-Inseln bekannt sind.

Bauchspeicheldrüsentransplantationen

Transplantationen des gesamten Organs haben sich als problematisch erwiesen, weil sofortige Maßnahmen erforderlich sind, invasive Operationen, die für ein krankes Kind zu traumatisch sein können, und die Immunsuppressiva, die der Empfänger nach der Transplantation für immer einnehmen muss, sekundäre Probleme mit dem Immunsystem verursachen können. Einige Organe können eher von tierischen als von menschlichen Spendern transplantiert werden, aber dies ist bei der Bauchspeicheldrüse nicht der Fall. Nur menschliches Pankreasgewebe kann in menschliche Patienten transplantiert werden.

Mehr Erfolg wurde erzielt, indem die Inseln allein anstelle des gesamten Organs transplantiert wurden. Wenn Pankreasinseln direkt in die Leber eines Empfängers transplantiert werden, beginnen die insulinproduzierenden Zellen der Bauchspeicheldrüse bald mit der Produktion und Sekretion von Insulin und die Symptome verbessern sich normalerweise dramatisch. Inseltransplantationen erfordern nichts invasiveres als einen in die Leber eingeführten Katheter, der eine lokale Anästhesie erfordert und nicht allgemein. Die Genesung ist kürzer, viel weniger schmerzhaft und für ein Kind viel weniger beängstigend.

Die Zeit ist von der Essenz

Die Transplantation der Inselzellen aus der Bauchspeicheldrüse ist aus mehreren Gründen ein seltenes Ereignis. Selbst wenn die Transplantation auf die Inselzellen und nicht auf das gesamte Organ beschränkt ist, können nur menschliche Spenderorgane verwendet werden und sie müssen sehr schnell nach der Ernte transplantiert werden. Spenderproben werden häufig für den Transport vom Spender zum Empfänger eingefroren, aber die Gefrier- und Auftauprozesse können leicht die empfindlichen Zellen beschädigen, von denen erwartet wird, dass sie nach der Transplantation zu lebensrettenden Insulinproduzenten werden.

Eine weitere Komplikation ist die Anzahl der insulinproduzierenden Inselgruppen, die für eine erfolgreiche Transplantation benötigt werden. Der typische Patient benötigt ein Minimum von 10.000 Inseläquivalenten pro Kilogramm (2, 2 Pfund) Körpergewicht für jede Hoffnung auf Erfolg. Manchmal wird mehr als ein Spender benötigt, um die notwendige Anzahl an Inselzellen für die Transplantation zu liefern, und die Operation ist manchmal ein zweiteiliger Prozess, wobei eine zweite Transplantation in den Wochen nach der ersten Transplantation notwendig ist. Timing, Transport und Transplantation werden sorgfältig und erfolgreich für ein positives Ergebnis orchestriert.

Wie Seetang junge Leben retten könnte

Es ist oft nicht möglich, genügend Spenderinselzellen für die Transplantation gleichzeitig zu finden, aber die traditionelle Methode, sie für die Transplantation zu halten - Kryokonservierung (Tiefgefrieren) - ist rauh auf den fragilen Inselzellen. Eiskristalle, die sich während des Gefrierprozesses bilden, haben scharfe Kanten, die die Zellmembranen reißen und reißen, wodurch sie für die Verwendung zu stark beschädigt werden. Auftauen ist ebenso tückisch.

Professor Amy Shen, Leiterin der Mikro- / Bio- / Nanofluidik-Einheit der japanischen Universität für Wissenschaft und Technologie Okinawa, hat herausgefunden, dass die Umgebung der Inselzellen in einem Hydrogel aus Alginat, einem natürlich vorkommenden Polymer in Meeresalgen, die Art der Kryokonservierung verändert .

Das Hydrogel enthält drei Arten von Wasser:

  • Freies (normales) Wasser, das bei 0 ° C (32 ° C) gefriert, aber Eiskristalle bildet.
  • Gefrierbares gebundenes Wasser, das kristallisiert, aber einen viel kälteren Gefrierpunkt benötigt.
  • Nicht-gefrierbares gebundenes Wasser, das beim Gefrieren keine Kristalle bildet.

Wenn gespendete Inselzellcluster erfolgreich geerntet, gefroren, gelagert, transportiert und aufgetaut werden können, um sie zu einem geeigneten Zeitpunkt zu verwenden, ist es möglich, dass mehr gespendetes Gewebe für eine größere Anzahl von Empfängern verfügbar ist.

Shen behandelt ihr Hydrogel mit einem fluoreszierenden sauerstoffempfindlichen Farbstoff, der Sauerstoff in das Spendergewebe fließen lässt und die Inselzellen während des gesamten Prozesses nährt. Die Fluoreszenz des Farbstoffs dient als ein visueller Marker zum Identifizieren, welche Zellen lebendig und gesund sind und welche für eine Transplantation zu stark beschädigt sind.

Das Hydrogel scheint sogar das Leben nach der Transplantation zu verbessern. Es verhindert, dass die eingekapselten Spenderzellen direkten Kontakt mit umgebenden Empfängerzellen haben, wodurch das Risiko einer Organabstoßung und die Notwendigkeit einer lebenslangen Immunsuppressiva minimiert wird.

Da die winzigen gekapselten Spenderzellen niemals mit dem Immunsystem des Empfängers in Kontakt kommen, erkennt das Immunsystem des Empfängers keine Fremd-DNA, die einen Angriff auslösen könnte. Die winzigen Moleküle in der Hydrogelmembran sind jedoch klein genug, um den Durchgang des lebensrettenden Insulins, das die transplantierten Inseln produzieren, zu ermöglichen.

Das Shen-Forscherteam beschreibt den Verkapselungsprozess als kostengünstigen minimal-invasiven Weg, um vielen Typ-1-Diabetes-Patienten Hoffnung zu geben. Das Team erwartet, den Prozess so zu perfektionieren, dass viele junge Diabetes-Patienten ein normales Leben ohne tägliche Nadeln und Insulininjektionen genießen können.

Quellen:

"Seetang-Kapseln können bei diabetischen Patienten zu einem spritzfreien Leben führen." OIST . Okinawa Institut für Wissenschaft und Technologie Graduate University, 25. Dezember 2015. Web. 27. Dez. 2015

Chen, W, Z Shu, D Gao und AQ Shen. Sensing und Sensibilität: Single-Insel-basierte Qualitätskontrolle von kryokonservierten Pankreasinseln mit funktionalisierten Hydrogel-Mikrokapseln. PubMed . Advanced Healthcare Materials, 25. November 2015. Amerikanische Nationalbibliothek für Medizin / National Institutes of Health . Netz. 27. Dez. 2015.

"Inselzelltransplantation." UCSF Transplantationschirurgie . Die Regenten der Universität von Kalifornien, 2015. Web. 27. Dez. 2015.