Antioxidantgel bevarar öarnas funktion efter avlägsnande av bukspottkörteln

Forskare från Northwestern University har utvecklat ett nytt antioxidantbiomaterial som i framtiden kan göra livet mycket enklare för personer som lider av kronisk pankreatit.

Studiens viktigaste resultat

Artikeln, "Fasförändrande citratmakromolekyl bekämpar oxidativ skada på pankreatiska öar, möjliggör ö-inplantation och funktion i omentum", publicerades den 7 juni i tidskriften Science Advances.

Innan kirurger avlägsnar bukspottkörteln från patienter med svår, smärtsam kronisk pankreatit, avlägsnar de först kluster av insulinproducerande vävnad som kallas Langerhansiska öar och transplanterar dem in i leverns kärlsystem. Målet med transplantationen är att bevara patientens förmåga att kontrollera blodsockernivåerna utan insulininjektioner.

Tyvärr förstör denna process 50–80 % av öarna, och en tredjedel av patienterna blir diabetiker efter operationen. Tre år efter operationen behöver 70 % av patienterna insulininjektioner, vilket åtföljs av ett antal biverkningar som viktökning, hypoglykemi och trötthet.

En ny metod för transplantation

I den nya studien transplanterade forskare Langerhans-öar i omentum, en stor, platt fettvävnad som bekläder tarmarna, istället för levern. För att skapa en mer gynnsam mikromiljö för öarna använde forskarna ett antioxidant och antiinflammatoriskt biomaterial som snabbt omvandlas från vätska till gel vid kroppstemperatur.

Resultat av djurförsök

I experiment på möss och primater förhindrade gelen framgångsrikt oxidativ stress och inflammatoriska reaktioner, vilket avsevärt förbättrade överlevnaden och funktionaliteten hos transplanterade cellöar. Detta är första gången som en syntetisk antioxidantgel har använts för att bevara funktionaliteten hos transplanterade cellöar.

”Även om ötransplantationer har förbättrats under senare år är de långsiktiga resultaten fortfarande otillfredsställande”, säger Guillermo A. Ameer, som ledde studien. ”Vårt nya syntetiska material skapar en stödjande mikromiljö för öarnas funktion. I djurförsök var det mycket effektivt och återställde normala blodsockernivåer.”

Fördelar med det nya biomaterialet

"Med denna nya metod hoppas vi att patienter inte längre kommer att tvingas välja mellan smärtan av kronisk pankreatit och komplikationerna av diabetes", tillade Jacqueline Burke, studiens första författare.

Roll och framtidsutsikter

För patienter som lever utan bukspottkörtel kan biverkningar som att kontrollera blodsockernivåerna vara en livslång utmaning. De Langerhanska öarna hjälper kroppen att upprätthålla kontrollen över blodsockernivåerna. Utan fungerande öar måste man ofta övervaka sina blodsockernivåer och injicera insulin.

"Att leva utan fungerande cellöar är en enorm belastning för patienterna", sa Burke. "De måste lära sig att räkna kolhydrater, dosera insulin vid rätt tidpunkt och ständigt övervaka sina glukosnivåer. Det tar mycket av deras tid och mentala energi."

Problem med den nuvarande metoden

Men tyvärr leder den nuvarande standardbehandlingen för cellöar ofta till dåliga resultat. Efter operation för att ta bort bukspottkörteln isolerar kirurgerna cellöarna och transplanterar dem till levern via portvensinfusion. Denna procedur har flera vanliga komplikationer. Cellöar i direkt kontakt med blodomloppet genomgår en inflammatorisk reaktion, mer än hälften av öarna dör och transplanterade cellöar kan orsaka farliga blodproppar i levern. Av dessa skäl har läkare och forskare letat efter en alternativ transplantationsplats.

En ny metod med citratlösning

För att skydda öarna och förbättra resultaten vände sig Ameer till en plattform av citratbiomaterial som utvecklats i hans laboratorium med antioxidativa egenskaper. I cellkulturer förblev både mus- och mänskliga öar som lagrats i citratgel livskraftiga mycket längre än öar i andra lösningar. När de exponerades för glukos utsöndrade öarna insulin, vilket uppvisade normal funktionalitet.

Integrering i vävnader

Efter tre månader hade kroppen återabsorberat 80 till 90 procent av den biokompatibla gelen, och då behövdes den inte längre. "Det fantastiska var att öarna regenererade blodkärlen", sa Ameer. "Kroppen skapade ett nätverk av nya blodkärl för att ansluta öarna till kroppen. Detta är ett viktigt genombrott eftersom blodkärlen håller öarna vid liv och friska."

Ameer planerar att testa hydrogelen i djurmodeller under en längre tidsperiod härnäst. Han noterade också att den nya hydrogelen skulle kunna användas för en mängd olika cellbehandlingar, inklusive stamcellsbehandling för diabetes.