小さなインプラントが免疫反応を引き起こさずにマウスの糖尿病を治療

セントルイスにあるワシントン大学医学部とコーネル大学の糖尿病専門医と生物医学エンジニアが率いる研究者チームは、極小のデバイスを使用して、インスリン分泌細胞を糖尿病のマウスに移植できることを実証しました。

移植されると、細胞は血糖に反応してインスリンを分泌し、免疫システムを抑制する薬を必要とせずに糖尿病を回復させます。

この調査結果は 6 月2日、Science Translational Medicine 誌に掲載されています。

「人の皮膚や脂肪細胞を採取して幹細胞にし、その幹細胞をインスリン分泌細胞に成長させることができます。」

と、ワシントン大学医学部准教授であり、研究の共同主任研究者のひとりであるジェフリー・R・ミルマン博士は述べています。

「問題は、1型糖尿病の人々では、免疫系がインスリンを分泌する細胞を攻撃して破壊することです。これらの細胞を治療手段として送達するには、血糖に反応してインスリンを分泌する細胞を収容する装置が必要ですが、同時にそれらの細胞を免疫反応から保護します。」

以前の研究で、生物医学工学の准教授でもあるミルマン博士は、人工多能性幹細胞を作成し、それらの幹細胞をインスリン分泌ベータ細胞に成長させる方法を開発し、磨き上げました。

ミルマン博士は以前、マウスの糖尿病を回復させるためにこれらのベータ細胞を使用していましたが、インスリン分泌細胞を糖尿病患者へ安全に移植する方法は明らかではありませんでした。

「この装置は毛髪の数本分の幅で、微細な孔があり、他の細胞が押し入るには開口部が小さすぎるため、インスリンを分泌する細胞は開口部よりも大きい免疫細胞によって破壊されません。」

とミルマン博士は述べました。

「このシナリオでの課題の 1 つは、インプラント内部の細胞を飢えさせずに保護することです。

細胞が生き続けるためには、依然として血液からの栄養素と酸素が必要です。

この装置を使用して、いわゆる「ゴルディロックスゾーン」と呼ばれるものが作成されたようです。このゾーンでは、細胞がデバイスの中でちょうど良く健康的で機能的な状態を保ち、血糖値に反応してインスリンを放出することができます。」

ミルマン博士の研究室は、コーネル大学の生物医学工学の准教授であるミンリン・マー博士の研究室の研究者と協力しました。マー博士は、ベータ細胞を動物、そして最終的には 1 型糖尿病患者に安全に移植するのに役立つ生体材料の開発に取り組んできました。

近年、いくつかのインプラントが試みられていますが、成功の度合いはさまざまです。

研究のもう 1 人の共同上席研究員であるマー博士と彼の同僚は、この研究のためにナノファイバー統合細胞カプセル化デバイス (NICEデバイス) と呼ばれるものを開発しました。

彼らは、幹細胞から作り出されたインスリンを分泌するベータ細胞をインプラントに充填し、糖尿病のマウスの腹部にこのデバイスを埋め込みました。

「私たちが使用したデバイスの構造的、機械的、化学的特性を組み合わせることで、マウスの他の細胞がインプラントを完全に隔離し、本質的にそれを窒息させて効果なくしました。」

とマー博士は述べました。

「インプラントは動物の体内で自由に浮遊し、約 6 か月後にインプラントを取り除いても、インプラント内のインスリン分泌細胞はまだ機能していました。そして重要なことに、これは非常に強固で安全なデバイスなのです。」

インプラント内の細胞は、インスリンを分泌し続け、マウスの血糖値を最大 200 日間制御しました。

そして、これらの細胞は、マウスが免疫システムを抑制するような治療を受けていないにもかかわらず、機能し続けました。

「患者が感染症にかかりやすくなるため、薬で免疫システムを抑制する必要はありません。」

とミルマン博士は述べました。

「これらの実験で使用したデバイスは、移植された細胞をマウスの免疫システムから保護しました。同様のデバイスは、インスリン依存性糖尿病患者でも同じように機能すると考えています。」

ルマン博士とマー博士は、そのような方法が臨床で採用されるまでにどれくらいの時間がかかるかを予測することには消極的ですが、彼らはその目標に向けて取り組みを継続する予定です。

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Medical Xpress