Une approche prometteuse pour traiter le diabète de variety 1 consiste à implanter des cellules d’îlots pancréatiques capables de produire de l’insuline en cas de besoin, ce qui peut libérer les individuals de l’obligation de s’injecter fréquemment de l’insuline. Cependant, un obstacle majeur à cette approche est qu’une fois les cellules implantées, elles finissent par manquer d’oxygène et cesser de produire de l’insuline.
Pour surmonter cet impediment, les ingénieurs du MIT ont conçu un nouveau dispositif implantable qui non seulement transporte des centaines de milliers de cellules d’îlots productrices d’insuline, mais possède également sa propre usine d’oxygène embarquée, qui génère de l’oxygène en divisant la vapeur d’eau présente dans le corps.
Les chercheurs ont montré que, une fois implanté chez des souris diabétiques, ce dispositif pouvait maintenir leur glycémie secure pendant au moins un mois. Les chercheurs espèrent maintenant créer une edition moreover grande de l’appareil, de la taille d’un bâton de chewing-gum, qui pourrait éventuellement être testée chez des personnes atteintes de diabète de style 1.
« Vous pouvez considérer cela comme un dispositif médical vivant fabriqué à partir de cellules humaines qui sécrètent de l’insuline, associé à un système électronique de survie. Nous sommes enthousiasmés par les progrès réalisés jusqu’à présent et nous sommes vraiment optimistes quant au fait que cette technologie pourrait mettre fin à la vie. aider les people », déclare Daniel Anderson, professeur au département de génie chimique du MIT, membre de l’institut Koch pour la recherche intégrative sur le most cancers et de l’institut d’ingénierie médicale et des sciences (IMES) et auteur principal de l’étude.
Bien que les chercheurs se concentrent principalement sur le traitement du diabète, ils affirment que ce kind de dispositif pourrait également être adapté pour traiter d’autres maladies nécessitant une administration répétée de protéines thérapeutiques.
Siddharth Krishnan, chercheur au MIT, est l’auteur principal de l’article, qui paraît aujourd’hui dans les Actes de l’Académie nationale des sciences. L’équipe de recherche comprend également plusieurs autres chercheurs du MIT, dont Robert Langer, professeur à l’Institut David H. Koch au MIT et membre de l’Institut Koch, ainsi que des chercheurs du Boston Kid’s Healthcare facility.
Remplacement des injections
La plupart des patients atteints de diabète de variety 1 doivent surveiller attentivement leur glycémie et s’injecter de l’insuline au moins une fois par jour. Cependant, ce processus ne reproduit pas la capacité naturelle du corps à contrôler la glycémie.
« La grande majorité des diabétiques insulino-dépendants s’injectent de l’insuline et font de leur mieux, mais ils n’ont pas un taux de sucre dans le sang sain », explique Anderson. « Si vous regardez leur taux de sucre dans le sang, même pour les personnes très attentives, ils ne peuvent tout simplement pas égaler ce qu’un pancréas vivant peut faire. »
Une meilleure substitute serait de transplanter des cellules qui produisent de l’insuline chaque fois qu’elles détectent des augmentations de la glycémie du affected person. Certains individuals diabétiques ont reçu une greffe de cellules d’îlots provenant de cadavres humains, ce qui permet de contrôler le diabète à prolonged terme cependant, ces sufferers doivent prendre des médicaments immunosuppresseurs pour empêcher leur organisme de rejeter les cellules implantées.
In addition récemment, des chercheurs ont montré un succès similaire avec les cellules d’îlots dérivées de cellules souches, mais les patients qui reçoivent ces cellules doivent également prendre des médicaments immunosuppresseurs.
Une autre possibilité, qui pourrait éviter le besoin de médicaments immunosuppresseurs, consiste à encapsuler les cellules transplantées dans un dispositif versatile qui protège les cellules du système immunitaire. Cependant, trouver un approvisionnement fiable en oxygène pour ces cellules encapsulées s’est avéré difficile.
Certains dispositifs expérimentaux, dont un qui a été testé lors d’essais cliniques, disposent d’une chambre à oxygène pouvant alimenter les cellules, mais cette chambre doit être rechargée périodiquement. D’autres chercheurs ont développé des implants contenant des réactifs chimiques capables de générer de l’oxygène, mais ceux-ci finissent également par s’épuiser.
L’équipe du MIT a adopté une approche différente qui pourrait potentiellement générer de l’oxygène indéfiniment, en divisant l’eau. Cela se fait à l’aide d’une membrane échangeuse de protons – une technologie initialement déployée pour générer de l’hydrogène dans les piles à flamable – située à l’intérieur de l’appareil. Cette membrane peut diviser la vapeur d’eau (trouvée en abondance dans le corps) en hydrogène, qui se diffuse sans danger, et en oxygène, qui entre dans une chambre de stockage qui alimente les cellules des îlots à travers une fantastic membrane perméable à l’oxygène.
Un avantage important de cette approche est qu’elle ne nécessite aucun fil ni pile. La division de cette vapeur d’eau nécessite une petite rigidity (approximativement 2 volts), générée à l’aide d’un phénomène connu sous le nom de couplage inductif résonant. Une bobine magnétique accordée située à l’extérieur du corps transmet l’énergie à une petite antenne flexible à l’intérieur de l’appareil, permettant un transfert d’énergie sans fil. Cela nécessite une antenne externe, qui, selon les chercheurs, pourrait être portée sous forme de patch sur la peau du affected person.
Médicaments à la demande
Après avoir construit leur appareil, qui fait approximativement la taille d’un quart des États-Unis, les chercheurs l’ont testé sur des souris diabétiques. Un groupe de souris a reçu le dispositif doté d’une membrane génératrice d’oxygène et divisant l’eau, tandis que l’autre a reçu un dispositif contenant des cellules d’îlots sans oxygène supplémentaire. Les dispositifs ont été implantés juste sous la peau, chez des souris dotées d’un système immunitaire pleinement fonctionnel.
Les chercheurs ont découvert que les souris implantées avec le dispositif générateur d’oxygène étaient capables de maintenir une glycémie normale, equivalent à celle des animaux en bonne santé. Cependant, les souris ayant reçu le dispositif non oxygéné sont devenues hyperglycémiques (avec une glycémie élevée) en deux semaines approximativement.
Généralement, lorsqu’un dispositif médical est implanté dans le corps, l’attaque du système immunitaire entraîne une accumulation de tissu cicatriciel appelé fibrose, qui peut réduire l’efficacité du dispositif. Ce type de tissu cicatriciel s’est formé autour des implants utilisés dans cette étude, mais le succès du dispositif dans le contrôle de la glycémie suggère que l’insuline était toujours able de diffuser hors du dispositif et du glucose à l’intérieur.
Cette approche pourrait également être utilisée pour délivrer des cellules qui produisent d’autres varieties de protéines thérapeutiques qui doivent être administrées sur de longues périodes. Dans cette étude, les chercheurs ont montré que l’appareil pouvait également maintenir vivantes les cellules qui produisent de l’érythropoïétine, une protéine qui stimule la creation de globules rouges.
« Nous sommes optimistes qu’il sera possible de fabriquer des dispositifs médicaux vivants pouvant résider dans le corps et produire des médicaments selon les besoins », a déclaré Anderson. « Il existe une variété de maladies dans lesquelles les sufferers ont besoin de prendre des protéines de manière exogène, parfois très fréquemment. Si nous pouvons remplacer le besoin de perfusions toutes les deux semaines par un seul implant qui peut agir pendant une longue période, je pense que cela pourrait vraiment être d’une grande aide. des malades. »
Les chercheurs prévoient désormais d’adapter le dispositif pour le tester sur des animaux plus gros et éventuellement sur des humains. Pour un usage humain, ils espèrent développer un implant qui aurait à peu près la taille d’un bâton de chewing-gum. Ils prévoient également de tester si l’appareil peut rester dans le corps pendant de plus longues périodes.
« Les matériaux que nous avons utilisés sont intrinsèquement stables et ont une longue durée de vie, donc je pense que ce sort d’opération à extensive terme est possible, et c’est sur cela que nous travaillons », a déclaré Krishnan.
« Nous sommes très enthousiasmés par ces découvertes, qui, selon nous, pourraient un jour fournir une toute nouvelle façon de traiter le diabète et éventuellement d’autres maladies », ajoute Langer.
La recherche a été financée par FRDJ, le Leona M. et Harry B. Helmsley Charitable Trust et l’Institut countrywide d’imagerie biomédicale et de bio-ingénierie des Countrywide Institutes of Overall health.
