دستاورد بزرگ محققان: ساخت ایمپلنت زیستی که می‌تواند نقش لوزالمعده را ایفا کند

گروهی از پژوهشگران در مؤسسه فناوری تکنیکون و مؤسسه فناوری ماساچوست، ایمپلنت زیستی تازه‌ای ساخته‌اند که نقش لوزالمعده مصنوعی خودکار را برعهده می‌گیرد و قند خون بیمار را بدون پمپ خارجی یا تزریق روزانه تنظیم می‌کند. این سیستم که به‌عنوان یک «داروی زنده» عمل می‌کند، می‌تواند آینده درمان دیابت را دگرگون کند و هدف آن جایگزینی تزریق انسولین برای بیماران دیابت است.

به گزای تک اسپات، این پژوهش با هدایت «شدی فراح»، استادیار دانشکده مهندسی شیمی تکنیکون و با همکاری پژوهشگران مؤسسه فناوری ماساچوست، دانشگاه هاروارد، دانشگاه جانز هاپکینز و دانشگاه ماساچوست انجام شده است. نتیجه کار، سیستمی سلولی است که تولید و رسانش انسولین را به‌طور مستقل انجام می‌دهد و امیدی تازه برای بیماران دیابتی است.

ایمپلنت تازه نقش لوزالمعده مصنوعی را برای بیماران دیابتی برعهده می‌گیرد

نتایج این تحقیق در ژورنال Science Translational Medicine منتشر شده است. داده‌ها نشان می‌دهد این ایمپلنت می‌تواند جایگزین تزریق روزانه انسولین یا پمپ‌های انسولین شود و به‌عنوان داروی زنده، هم رشد کند، هم سیگنال‌های شیمیایی بدن را حس کند و هم مانند یک سیستم زیستی واکنش نشان دهد. این قابلیت، ایمپلنت را از دستگاه‌های مکانیکی رایج برای کنترل دیابت متمایز می‌کند.

ایمپلنت تازه، مجموعه‌ای بسیار کوچک از سلول‌های زنده تولیدکننده انسولین را در خود جای داده است. این سلول‌ها درون سپر کریستالی محافظ قرار گرفته‌اند و سیستم سطح گلوکز خون را به‌صورت لحظه‌ای پایش کرده و مقدار مناسب انسولین را خودکار وارد جریان خون می‌کند. این رفتار، عملکرد سلول‌های سالم لوزالمعده را تقلید می‌کند و به تنظیم پیوسته قند خون کمک خواهد کرد.

عملکرد دستگاه به‌طور کامل خودکار است و به سامانه‌های کنترلی بیرونی وابسته نیست. سلول‌های درون ایمپلنت هم نقش حسگر را برعهده می‌گیرند و هم کارخانه تولید انسولین محسوب می‌شوند. این ترکیب، یک حلقه بسته زیستی برای کنترل دیابت ایجاد می‌کند که سال‌ها هدف پژوهشگران این حوزه بوده است.

چالش اصلی در تلاش‌های پیشین، واکنش خودایمنی بدن بود. سیستم ایمنی معمولاً سلول‌های پیوندی را بیگانه تشخیص می‌دهد و آنها را در مدت کوتاه از بین می‌برد. این روند، بیشتر تلاش‌ها برای ساخت لوزالمعده مصنوعی زیستی را ناکام گذاشته است و دوام ایمپلنت‌ها را به چند هفته محدود کرده است.

تیم فراح این مشکل را با طراحی سپر کریستالی مهندسی‌شده هدف قرار داده است. این سپر از بلورهای درمانی تشکیل شده که سلول‌های فعال را در خود جای می‌دهد و هم‌زمان آن‌ها را از دید سامانه ایمنی پنهان نگه می‌دارد. ساختار شبکه‌ای بلورها، عبور مواد مغذی و اکسیژن را ممکن می‌کند و درعین‌حال، دسترسی سلول‌های ایمنی به محتوای زیستی را محدود نگه می‌دارد.