新的移植技术可以使1型糖尿病患者受益

将一种新型水凝胶材料与一种促进血管生长的蛋白质结合起来，可以提高将产生胰岛素的胰岛细胞移植到1型糖尿病患者体内的成功率。在动物模型中，该技术提高了移植的胰岛素生产细胞的存活率，恢复了胰岛素生产以应对血糖水平，并治愈了这些糖尿病动物。

这项技术还可以帮助那些因严重胰腺炎(一种炎症性疾病)而必须切除胰腺的患者。利用材料和蛋白质的组合，研究人员评估了多个位置的植入胰岛细胞群，第一次对移植部位进行如此直接的比较。

“我们已经设计了一种材料，可以用于移植胰岛，促进胰岛的血管化和存活，以增强它们的功能，”Andrés García说，乔治亚理工学院伍德拉夫机械工程学院的董事教授。“我们对此感到非常兴奋，因为如果这在人类身上被证明是成功的，它可能会立即给患者带来好处。”

这项研究得到了青少年糖尿病研究基金会和国立卫生研究院的支持，并于6月2日发表在该杂志上科学的进步．

1型糖尿病影响数百万人

大约125万美国人患有1型糖尿病，也被称为青少年糖尿病，这种疾病的特点是身体无法产生胰岛素。为了控制病情，患者必须经常检测血糖水平并注射胰岛素以保持适当的平衡。但一些患者会出现危及生命的低血糖发作，这种疾病还会带来其他严重的健康后果。

医生们利用尸体上的细胞进行了实验性移植胰腺胰岛但多达60%的移植胰岛会立即死亡，因为它们被切断了血液供应，并被直接注射到血液中的免疫反应杀死，而那些在移植中存活下来的人通常会在几个月内死亡。在迄今为止的测试中，胰岛已经被放置在肝脏的脉管系统中，那里有大量的血液供应，但由于不利的免疫环境，可能不是理想的位置。

设计一个新的解决方案

因此García和合作者，包括佐治亚理工学院博士后研究员和第一作者杰西卡·韦弗，着手设计一种移植细胞的新方法。他们开发了一种新的可降解聚合物水凝胶材料，用于将细胞注射到体内。他们在凝胶中加入了一种叫做血管内皮生长因子(VEGF)的蛋白质，这种蛋白质可以促进血管生长到移植细胞中。

“移植的胰岛需要大量的氧合，并与身体的循环系统连接来感知血糖水平并运输胰岛素，”García指出，他也是机械工程Rae和Frank H. Neely捐赠主席。“除了保护胰岛，我们的工程材料还能促进新血管的形成，滋养细胞。”

VEGF以前曾被尝试过，但如果剂量过大，它会刺激不能提供长期氧合的渗漏血管的生长。太少的VEGF不能足够快速地生长血管来维持移植的胰岛，这些胰岛是包含数百个细胞的群集。没有足够的脉管系统，中心的细胞就无法存活。

韦弗用糖尿病小鼠来比较移植细胞在体内的位置。她研究了肝脏、皮下、肠附近的肠系膜区域和腹部附睾脂肪垫的位置。

可能治疗更多的患者

韦弗说:“我们能够平行研究移植部位，真正观察每个部位的优缺点，比较每个部位细胞的存活率。”“胰岛细胞非常珍贵，因为我们从每个捐赠者那里得到的很少。我们需要它们全部存活下来，以帮助1型糖尿病患者摆脱胰岛素。”

在肝脏位置，现在需要多达三个供体来获得足够的可移植胰岛，以控制单个患者的血糖。García指出，如果研究人员能够减少细胞的损失，他们有一天可以从有限的尸体捐赠者中治疗两倍甚至三倍的患者。

评估技术

Weaver对动物模型进行了长达100天的研究，发现移植了水凝胶和VEGF的胰岛簇形成了许多血管并被移植到新的位置。正如预期的那样，水凝胶材料消失了，取而代之的是在胰岛周围生长的新组织。

以跟踪的长期生存能力胰岛细胞她使用的细胞带有一种基因，这种基因在特定波长的光刺激下会产生绿色发光。通过测量从移植位置返回的信号，她能够确定有多少细胞存活下来。然后将一种染料引入血液，她就能成像胰岛周围不断生长的血管系统。

腹部脂肪垫被证明是最理想的移植位置。在人类中，同样的结构被称为网膜，这是一个血管丰富的区域，其他研究人员正在评估胰岛移植的位置。如果这项技术应用于人类，细胞可以通过微创手术在腹腔镜下放置。水凝胶将以液体形式注射，并在移植部位聚合，形成一种符合身体结构的灵活凝胶，以改善两者血血管连接和组织整合。

接下来是什么?

下一步，García和韦弗想在更大的动物身上研究这项技术。在那之后，将需要进行人体临床试验，以证明水凝胶材料和蛋白质的组合是否会使1型糖尿病患者受益。最终，研究人员希望干细胞细胞可能提供一种胰岛来源，可以移植而不需要尸体供体胰岛和免疫系统抑制。

韦弗在加入佐治亚理工学院之前是糖尿病研究所的研究员，她说她对这项新技术的效果感到惊讶。成像提供了胰岛团块周围不断生长的血管系统的清晰视图。

韦弗说:“当我们第一次开始做成像时，我很确定我第一次看到它时尖叫了起来。”“看到血管系统真是太美了。我没想到会看到这么完美的血管生长到小岛上去。”