以糖为动力的茶包式植入物成功释放胰岛素以控制1型糖尿病

以糖为动力的茶包式植入物成功释放胰岛素以控制1型糖尿病更重要的是，它与同一团队在2016年设计的人工β细胞相连接，在被触发时可以成功地产生和释放胰岛素。苏黎世联邦理工学院生物系统科学与工程系的MartinFussenegger说："这个新系统能自主调节胰岛素和葡萄糖水平，将来可用于治疗糖尿病。"在1型糖尿病中，身体不能产生足够的胰岛素，因此必须有外部供应的干预。目前的胰岛素泵和监测器也依赖于外部电源，如一次性使用的电池。燃料电池本身类似于一个比指甲盖稍大的茶袋，由无纺布覆盖并涂有海藻酸盐，这是一种藻类衍生产品，因其具有高度的生物相容性而被广泛用于生物医学。当植入皮肤下时，该细胞的海藻酸盐吸收了体液，使葡萄糖渗透到表面并流入动力中心。在细胞内部，该团队开发了一个铜基纳米粒子阳极，将葡萄糖分成葡萄糖酸和质子，以产生电流。"许多人，尤其是西方工业化国家的人在日常生活中消耗的碳水化合物比他们需要的要多，"Fussenegger说。"这给了我们一个想法，即利用这种多余的代谢能量来产生电力，为生物医学设备提供动力。"燃料电池与以该团队的β细胞为特征的胰岛素胶囊结合在一起，可以通过来自植入物的电流触发其分泌胰岛素。能量-胰岛素自我调节电路MaityD,etal,Adv.Mater.2023/ETHZurich总的来说，这两个组件提供了一个自我调节的电路。当由葡萄糖驱动的燃料电池感应到过量的血糖时，它就会开机。然后，这将刺激β细胞产生和分泌胰岛素。当血糖水平下降时，它触发了燃料电池中的阈值传感器，所以它就会断电，反过来停止胰岛素的生产和释放。这种自我维持的电路也可以产生足够的电力，与智能手机等设备进行通信，从而进行监测和调整，甚至有可能进行远程医疗干预。虽然这项生物技术在小鼠模型中被成功测试，但研究人员希望能找到资源将其从原型开发到市场阶段。该研究发表在《先进材料》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1351719.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1351719.htm

新型皮下植入物可协助糖尿病患者的胰岛细胞治疗过程

新型皮下植入物可协助糖尿病患者的胰岛细胞治疗过程一种替代方法涉及从已故的捐赠者那里获取胰岛细胞，并将其移植到病人的肝脏中。几年来，这些细胞继续生产胰岛素，消除了每日注射的需要。然而，不幸的是，为了防止身体的免疫系统将引入的胰岛细胞识别为必须中和的异物，病人必须持续服用免疫抑制药物。由于这些药物是口服的，因此分布在整个身体中，需要相对较大的剂量--而且剂量越大，不必要的副作用就越严重，例如整体免疫系统受到损害。正是考虑到这些问题，休斯顿卫理公会医院的科学家们创造了一种被称为NICHE（新生血管植入式细胞归位和封装）的实验性植入物。这种扁平的聚酰胺体装置的大小与25美分硬币相似，被设计为植入皮下。它包含两个储存器--一个是包含胰岛细胞的长方形内部储存器，一个是包含免疫抑制药物的U形外部储存器（环绕内部储存器的三个侧面）。内部单元上的网状"屋顶"允许血管生长到其中，为胰岛细胞提供所需的氧。这两个储存器通过NICHE两侧的多孔膜逐渐释放其载荷，每次持续数周。胰岛细胞因此被血液吸收并转送到肝脏，而免疫抑制药物只在需要的地方提供免疫阻断作用--这意味着需要的药物量要小得多。当植入物需要补充时，只需用皮下注射针穿过病人的皮肤，并通过所需储液器末端的自封硅胶塞，就能将更多细胞或药物注入其中。据报道，在对糖尿病大鼠进行的测试中，NICHE恢复了正常的血糖水平，并在150多天内消除了1型糖尿病症状，而没有产生任何严重的副作用。该设备每28天补给一次，尽管科学家们现在正在研究一个版本，当用于人类时，补给间隔可长达6个月。甚至有可能，药物配方的变化可以将这些间隔延长到一年一次。首席科学家AlessandroGrattoni教授说："我们研究的一个关键结果是，细胞移植的局部免疫抑制是有效的。这个设备可以改变患者的管理模式，并能对治疗效果和改善患者的生活质量产生巨大影响。"这项研究在最近发表于《自然通讯》杂志的一篇论文中进行了描述。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1336847.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1336847.htm

麻省理工学院的自供氧植入物有望掀起糖尿病治疗的革命

麻省理工学院的自供氧植入物有望掀起糖尿病治疗的革命治疗1型糖尿病的一种很有前景的方法是植入能在需要时产生胰岛素的胰岛细胞，这样患者就不用频繁注射胰岛素了。然而，这种方法的一个主要障碍是，一旦植入细胞，它们最终会因缺氧而停止产生胰岛素。为了克服这一障碍，麻省理工学院的工程师们设计出了一种新型植入式装置，这种装置不仅携带了数十万个可产生胰岛素的胰岛细胞，而且还拥有自己的板载氧气工厂，可通过分裂人体内的水而产生氧气。研究人员的研究结果表明，将这种装置植入糖尿病小鼠体内，可使小鼠的血糖水平保持稳定至少一个月。研究人员现在希望能制造出更大版本的装置，大小与口香糖差不多，最终能在1型糖尿病患者身上进行测试。麻省理工学院的工程师们设计了一种植入式设备，它能携带数十万个胰岛细胞，并自带氧气工厂，以保持细胞健康。图片来源：FeliceFrankel研究团队的见解"你可以把它想象成一个由分泌胰岛素的人体细胞和电子生命支持系统组成的活体医疗设备。"麻省理工学院化学工程系教授、麻省理工学院科赫癌症综合研究所（KochInstituteforIntegrativeCancerResearch）和医学工程与科学研究所（IMES）成员、本研究的资深作者丹尼尔-安德森（DanielAnderson）说："我们对目前取得的进展感到兴奋，我们对这项技术最终能帮助病人感到非常乐观。"虽然研究人员的主要研究方向是糖尿病治疗，但他们表示，这种设备也可以用于治疗其他需要反复输送治疗蛋白的疾病。麻省理工学院研究科学家西达斯-克里希南（SiddharthKrishnan）是这篇论文的第一作者，论文最近发表在《美国国家科学院院刊》上。研究团队还包括麻省理工学院的其他几位研究人员，其中包括麻省理工学院大卫-科赫研究所教授、科赫研究所成员罗伯特-兰格（RobertLanger），以及波士顿儿童医院的研究人员。图为该装置浸没在水中，产生氧气（下）和氢气（上）气泡，无需任何电池或电线。图片来源：麻省理工学院/波士顿儿童医院ClaudiaLiu和SiddharthKrishnan博士提供当前糖尿病治疗面临的挑战大多数1型糖尿病患者必须仔细监测血糖水平，每天至少注射一次胰岛素。然而，这一过程并不能复制人体控制血糖水平的自然能力。安德森说："绝大多数胰岛素依赖型糖尿病患者都在为自己注射胰岛素，并尽了最大努力，但他们的血糖水平并不健康。如果你看看他们的血糖水平，即使是那些非常尽心尽力、小心谨慎的人，他们的血糖水平也无法与活体胰腺相比"。更好的替代方法是移植细胞，只要检测到病人的血糖水平激增，这些细胞就会产生胰岛素。一些糖尿病患者已经接受了从人类尸体上移植的胰岛细胞，从而实现了对糖尿病的长期控制；不过，这些患者必须服用免疫抑制药物，以防止身体对植入的细胞产生排斥反应。最近，研究人员利用从干细胞中提取的胰岛细胞也取得了类似的成功，但接受这些细胞的病人也需要服用免疫抑制剂。这张照片显示的是完全组装好的设备的阴极面，并用一枚美国25美分硬币表示比例。图片来源：麻省理工学院/波士顿儿童医院ClaudiaLiu和SiddharthKrishnan博士提供应对氧气供应挑战另一种可以避免使用免疫抑制剂的方法是将移植细胞封装在一个柔性装置中，以保护细胞不受免疫系统的影响。然而，为这些封装细胞找到可靠的氧气供应已被证明具有挑战性。一些实验性装置，包括一种已在临床试验中进行测试的装置，具有一个可以为细胞供氧的氧舱，但这个氧舱需要定期重新装载。其他研究人员开发出的植入物包括能产生氧气的化学试剂，但这些试剂最终也会耗尽。麻省理工学院的研究小组采用了另一种方法，即通过分裂水来无限生成氧气。这种方法是通过装置内的质子交换膜来实现的，质子交换膜是一种最初用于在燃料电池中产生氢气的技术。这层膜可以将水蒸气（人体内含量丰富）分成氢气和氧气，氢气会无害扩散，而氧气则会进入一个储存室，通过一层薄薄的透氧膜供给胰岛细胞。这种方法的一大优势是不需要任何电线或电池。分离这种水蒸气需要很小的电压（约2伏），这种电压是利用一种称为共振感应耦合的现象产生的。位于体外的调谐磁性线圈将电力传输到设备内的小型柔性天线，从而实现无线电力传输。它需要一个外部线圈，研究人员预计可以将其作为贴片佩戴在病人皮肤上。有希望的实验结果在制造出与美国25美分硬币差不多大小的设备后，研究人员在糖尿病小鼠身上进行了测试。一组小鼠接受了带有氧气生成和水分离膜的装置，另一组小鼠则接受了含有胰岛细胞的装置，但没有补充氧气。这些装置被植入具有完全功能性免疫系统的小鼠皮下。研究人员发现，植入制氧装置的小鼠能够维持正常的血糖水平，与健康动物相当。然而，接受非供氧装置的小鼠在大约两周内就出现了高血糖（血糖升高）。通常情况下，任何一种医疗设备植入人体后，免疫系统的攻击都会导致疤痕组织的堆积，这种疤痕组织被称为纤维化，会降低设备的有效性。这项研究中使用的植入物周围确实形成了这种疤痕组织，但该装置成功地控制了血糖水平，这表明胰岛素仍能从装置中扩散出来，葡萄糖也能进入装置。这种方法也可用于输送产生其他类型治疗蛋白的细胞，这些蛋白需要长期给药。在这项研究中，研究人员发现，这种装置还能让产生促红细胞生成素的细胞保持活力，促红细胞生成素是一种能刺激红细胞生成的蛋白质。未来展望安德森说："我们乐观地认为，有可能制造出能够驻留在体内并根据需要生产药物的活体医疗设备。有多种疾病的患者需要外源性服用蛋白质，有时甚至需要频繁服用。如果我们能用一种能长期发挥作用的植入物取代每隔一周输液一次的需要，我认为这确实能帮助很多病人。"研究人员现在计划调整该装置，以便在大型动物身上进行测试，最终在人类身上进行测试。为了供人类使用，他们希望开发出一种与口香糖大小差不多的植入物。他们还计划测试该装置是否能在体内保留更长的时间。克里希南说："我们使用的材料本身就很稳定，寿命也很长，所以我认为这种长期运作是有可能的，这也是我们正在努力的方向。"兰格补充说："我们对这些发现感到非常兴奋，我们相信这些发现有朝一日会为治疗糖尿病和其他疾病提供一种全新的方法。"这项研究得到了JDRF、LeonaM.andHarryB.Helmsley慈善信托基金和美国国立卫生研究院国家生物医学成像和生物工程研究所的资助。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1388913.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1388913.htm

新研发的皮下植入物无需抗排斥药物即可逆转1型糖尿病

新研发的皮下植入物无需抗排斥药物即可逆转1型糖尿病1型糖尿病患者体内的免疫系统会攻击并破坏胰腺中产生胰岛素的细胞，即胰岛细胞，从而阻止胰岛素的分泌，导致患者必须终生注射胰岛素或使用胰岛素泵。康奈尔大学和阿尔伯塔大学的研究人员合作创造了一种皮下植入物，既能分泌胰岛素，又能避免植入设备可能产生的免疫反应。该研究的通讯作者之一马明麟（音译）说："多年来，我收到了很多家长和患者的电子邮件和求助，1型糖尿病是一种非常糟糕的疾病，很多儿童都患有这种疾病。因此，我们真的很认真地想把它推向临床应用，推向有影响力的领域。"2017年，康奈尔大学农业与生命科学学院（CALS）的Ma开发出了"胰岛植入藻酸盐纤维线"（TRAFFIC），这是一种可拆卸的尼龙线植入物，内含数十万个胰岛细胞，由一层薄薄的藻酸盐水凝胶涂层保护，并插入腹腔。2021年，该植入物的更强大版本问世，可有效控制小鼠血糖长达六个月。马的植入物吸引了美国加州大学糖尿病研究员詹姆斯-夏皮罗的注意，他创造了一种方法，将胰岛细胞植入皮下通道，然后应用免疫抑制来保护它们。这项研究的另一位通讯作者夏皮罗说："我对Ma的方法的优点很感兴趣，因为它避免了免疫抑制的需要，我想知道我们是否可以把我们的两种创新策略结合起来，提高细胞的存活率。事实上，它成功了！通过将两者结合起来，它确实改善了移植细胞的皮肤部位，而无需使用抗排斥药物。"由此产生的合作成果就是SHEATH，即皮下寄主藻酸盐线。SHEATH植入过程分为两步。首先，将一根医用尼龙导管插入皮下，并在皮下停留四到六周。导管会引发受控的异物炎症反应，导致导管周围形成密集的血管网。移除导管后，基于藻酸盐的胰岛细胞播种装置就会插入已经形成的口袋或通道，周围的血管会为胰岛细胞提供所需的氧气和营养。"这条通道非常适合我们的设备，"马说。夏皮罗打了个比方："这就像一只戴着手套的手。把东西放在皮下比放在腹部要容易得多，创伤也小得多。它可以在门诊进行，所以你不必住院。它可以在局部麻醉下完成"。在糖尿病小鼠体内植入SHEATH系统后，病情得到了逆转，而无需使用免疫抑制剂。实验表明，该系统具有长期逆转糖尿病的强大能力，一些小鼠的高血糖纠正时间超过了190天。此外，该系统还可以根据血糖水平的升高，取出并更换失效的植入物。换上新的植入物后，血糖水平恢复正常。为了证实该系统的可扩展性，研究人员成功开发了在迷你猪体内实施SHEATH方法的程序，包括植入物的插入、移除和更换。研究人员承认，尽管SHEATH系统的功能很有前途，但在临床应用方面还需要克服更多的挑战。具体来说，需要确定可接受的导管长度，并确定解剖学上合适的植入部位。Ma说："我们面临的挑战是，要让这些胰岛细胞在体内长期保持功能是非常困难的，因为装置会阻塞血管，但众所周知，体内的原生胰岛细胞会与提供营养和氧气的血管直接接触。该装置的设计方式使我们可以最大限度地进行营养物质和氧气的大量交换，但我们可能需要提供额外的手段来支持细胞在大型动物模型和最终患者中的长期功能。"这些'额外手段'可能包括在设备中加入持续的氧气供应。Ma已经成立了一家新的康奈尔分拆公司PersistaBio，开发一种单独的装置，为细胞提供额外的氧气。尽管面临这些挑战，研究人员仍希望未来版本的植入装置能使用两到五年才需要更换。这项研究发表在《自然-生物医学工程》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1402453.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1402453.htm

胃干细胞有望成为治疗糖尿病的手段

胃干细胞有望成为治疗糖尿病的手段人类胃部分泌胰岛素的器官在分子和功能上与胰岛相似。红色：c-肽，是促胰岛素的副产品。绿色：胰高血糖素（通常由胰腺的α细胞产生）和体肽和胃泌素（通常由胃细胞产生）。蓝色：DAPI，标记细胞核。图片由黄晓峰提供。尽管1型糖尿病的确切原因尚不清楚，但人们认为它是由一种自身免疫反应引起的，即身体攻击并破坏了胰腺的β细胞，即产生胰岛素的细胞。多年来，研究人员一直在研究如何通过使用干细胞来创造产生胰岛素的细胞来取代被免疫系统破坏的细胞来"治愈"糖尿病。人类肠道中的干细胞，即胃干细胞每隔五至七天就会完成再生我们肠道内壁的非凡壮举。它们还分化成肠道特定组织，包括分泌激素的肠道内分泌细胞（EECs）。能够产生分泌激素胰岛素的EECs，对于那些β细胞已经停止产生或没有产生足够的胰岛素的1型糖尿病患者来说，具有很大的治疗价值。现在，威尔康奈尔医学院的研究人员已经实现了这一目标，将人类胃干细胞转化为分泌胰岛素的细胞，这些细胞对血糖水平的反应与健康的胰腺β细胞一样。该研究的通讯作者JoeZhou说："胃会制造自己的激素分泌细胞，而胃细胞和胰腺细胞在胚胎发育阶段是相邻的，所以从这个意义上说，胃干细胞能够如此轻易地转化为类似β细胞的胰岛素分泌细胞，并不完全令人惊讶。"这是Zhou15年多来一直努力实现的目标。通过早期的实验，他发现他可以通过强制激活三个转录因子（控制基因表达的蛋白质），将小鼠的普通胰腺细胞转化为分泌胰岛素的β细胞。2016年，再次使用小鼠，他和他的研究团队发现，胃干细胞也对这种三因子激活方法高度敏感。在目前的研究中，研究人员通过一种简单的非手术程序，即内窥镜检查，将一根带有摄像头的细软管（内窥镜）通过口腔插入胃部，取出胃干细胞。内窥镜上安装了一个工具，使操作者能够提取组织样本。在将胃干细胞转化为被称为胃胰岛素分泌细胞（GINS）的β样细胞后。研究人员将它们培育成被称为器官的小集群，他们发现，这些细胞在10天内对葡萄糖变得敏感，并通过分泌胰岛素做出反应。当GINS被移植到糖尿病小鼠体内时，它们的行为很像真正的胰腺β细胞，通过分泌胰岛素对血糖的上升作出反应，以保持血糖水平的稳定。移植的细胞在研究人员监测的6个月时间里继续产生胰岛素。他们说，这表明它们的稳健性。这是一项概念验证研究，为开发基于患者自身细胞的1型糖尿病和严重2型糖尿病的治疗方法奠定了基础。2021年，全世界估计有840万1型糖尿病患者。到2040年，这一数字预计将上升到1350万至1740万之间。目前，1型糖尿病患者用胰岛素治疗他们的病情，手动注射或使用可穿戴的胰岛素泵连续注射。一些晚期2型糖尿病患者需要服用胰岛素来补充他们身体的不足水平。研究人员说，移植由患者干细胞产生的胰岛素分泌细胞是改善β细胞功能的一种更自然的方式，并将减少移植排斥问题。研究人员将在推进临床试验之前优化他们的方法，包括增加用于人类移植的β样细胞生产规模。重要的是，他们正在努力修改这些细胞，使它们不那么容易受到免疫系统的攻击，这种攻击会破坏1型糖尿病患者的β细胞。该研究发表在《自然-细胞生物学》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1361847.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1361847.htm

基于干细胞的疗法能否治疗1型糖尿病？新研究证明了该疗法的潜力

基于干细胞的疗法能否治疗1型糖尿病？新研究证明了该疗法的潜力在佐治亚州亚特兰大市举行的内分泌学会年会ENDO2022上发表的一项临床研究表明，一种名为PEC-Direct的研究性干细胞疗法，旨在发挥替代胰腺的功能，有可能为高危1型糖尿病患者提供血糖控制。研究发现，许多接受新疗法的人显示出C-肽的临床明显增加，C-肽是一种在胰腺中与胰岛素一起产生的物质。测量C-肽可以显示身体产生了多少胰岛素，因为它们都是在同一时间从胰腺中释放出来，而且数量相似。加州圣迭戈的ViaCyte公司首席医疗官ManasiSinhaJaiman表示：“这项研究代表了多个患者的C-肽首次出现临床相关的增加，表明了胰岛素的生产，并通过设备提供的干细胞治疗。”1型糖尿病患者逐渐失去了自行生产胰岛素的能力，而胰岛素是调节血糖所必需的。患者必须定期用手指棒检查这些水平，反复注射胰岛素，或随身携带笨重的设备。此外，注射胰岛素有可能在不经意间使血糖下降到不安全的水平。PEC-Direct设备旨在为控制血糖水平提供稳定、长期的胰岛素来源。该系统由一个小袋组成，内含由干细胞产生的胰腺细胞，植入人体后，会发展成产生胰岛素的细胞。该设备的开放膜使血管能够长入其中以接触细胞。患者使用免疫抑制药物来防止免疫反应。这种治疗方法是针对高风险的1型糖尿病患者，由于反复出现严重的低血糖，或难以控制的频繁和极端血糖波动等因素，他们可能特别容易出现急性并发症。该研究包括10名成年1型糖尿病患者，他们在研究开始前至少5年接受了诊断，并且无法判断他们的血糖过低（称为未察觉的低血糖症）。一位患者的初步数据显示，在植入PEC-Direct后的6个月内，受刺激的C-肽达到了临床相关的水平，血糖控制也有相应的改善。此后，多名患者的C-肽水平增加，同时HbA1C（一种测量过去三个月平均血糖水平的血液测试）下降多达1.5%，患者需要使用的胰岛素量下降多达70%。Jaiman说：“结果表明，基于干细胞的替代疗法有可能提供血糖控制，有朝一日可以消除外部注射或定量使用胰岛素的需要。这项研究提供了进一步的概念证明，继续优化PEC-Direct有希望成为1型糖尿病的功能性疗法。”...PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1310187.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1310187.htm