مهندسان زیستی دانشگاه رایس آمریکا با مشارکت دانشمند ایرانی "امید ویسه" توانستند با چاپ سه بعدی و مواد زیستی هوشمند ، ایمپلنت تولید انسولین مناسب برای بیماران دیابتی نوع1، تولید کنند.
این پروژه ی سه ساله با مشارکت آزمایشگاههای امید ویسه و جردن میلر و با پشتیبانی مالی JDRF ، بزگترین حامی و سرمایه گذار جهانی تحقیقات دیابت نوع1، در حال انجام است. امید ویسه و جردن میلر از سلول های بتای تولید کننده انسولین ، ساخته شده از سلول های بنیادی انسان برای ایجاد ایمپلنتی استفاده می کنند که با پاسخ دادن به مقدار مناسب انسولین در یک زمان معین ، سطح گلوکز خون را حس کرده و آن را به صورت خودکار تنظیم می کند.
مهندسان زیستی دانشگاه رایس در حال طراحی ایمپلنت عروقی و تولید کننده انسولین برای دیابت نوع 1 هستند. مدیسون رویز ، دانشجوی کارشناسی ارشد ، آزمایشی را برای تست جریان خون از طریق هیدروژل های چاپ سه بعدی نشان می دهد که می تواند به بافت زنده تبدیل شود.
دانشمند ایرانی "امید ویسه" ، استادیار مهندسی زیستی ، بیش از یک دهه صرف توسعه مواد زیستی در جهت محافظت از درمان های سلول های کاشته شده در برابر سیستم ایمنی کرده است و جردن میلر ، استادیار مهندسی زیستی ، بیش از 15 سال صرف تحقیق در مورد تکنیک های چاپ سه بعدی بافتها با عروق یا شبکه عروق خونی کرده است.
امید ویسه
امید ویسه می گوید: "اگر ما واقعاً می خواهیم عملکرد لوزالمعده را به طور عادی انجام دهیم ، به عروق احتیاج داریم و این هدف با کمک JDRF امکان پذیر است. لوزالمعده به طور طبیعی همه این رگ های خونی را دارد و سلول ها به طرق خاصی در لوزالمعده سازماندهی می شوند. من و جردن می خواهیم در همانگونه چاپ کنیم که در طبیعت وجود دارد. "
دیابت نوع 1 یک بیماری خود ایمنی است که باعث می شود لوزالمعده تولید انسولین را متوقف کند ، هورمونی که سطح قند خون را کنترل می کند. حدود 1.6 میلیون آمریکایی با دیابت نوع 1 زندگی می کنند و روزانه بیش از 100 مورد جدید تشخیص داده می شود. دیابت نوع 1 با تزریق انسولین قابل کنترل است. اما تعادل مصرف انسولین با غذا خوردن ، ورزش و سایر فعالیتها دشوار است. مطالعات تخمین می زنند که کمتر از یک سوم بیماران دیابتی نوع 1 در ایالات متحده به طور مداوم به سطح طبیعی گلوکز خون می رسند.
هدف امید ویسه و جردن میلر این است که نشان دهند ایمپلنت های آنها می توانند سطح قند خون موش های دیابتی را به مدت حداقل شش ماه به درستی تنظیم کنند. برای انجام این کار ، آنها باید به سلول های بتای مهندسی شده ی خود، توانایی پاسخ به تغییرات سریع سطح قند خون را بدهند.
جردن میلر
میلر گفت: "ما باید سلولهای کاشته شده را در مجاورت جریان خون قرار دهیم تا سلولهای بتا بتوانند تغییرات گلوکز خون را حس کرده و به سرعت به آنها واکنش نشان دهند."
او گفت که در حالت ایده آل ، سلولهای تولید کننده انسولین بیش از 100 میکرون از یک رگ خونی فاصله ندارند.
میلر گفت: "ما از ترکیبی از پیش-عروق از طریق چاپ بیولوژیکی سه بعدی پیشرفته و بازسازی عروق با واسطه میزبان استفاده می کنیم تا به هر ایمپلنت چندین شات ادغام شده در میزبان بدهیم."
برای چاپ سه بعدی هیدروژل های عروقی که می توانند به بافت زنده تبدیل شوند ، مهندسان زیستی دانشگاه رایس از یک پلیمر مایع غیر سمی استفاده می کنند (در وسط بالا) یک لایه در یک زمان با نور آبی جامد می شود. رنگ زرد خوراکی نور را جذب می کند و باعث ایجاد گذرگاه هایی برای جریان خون می شود. کریستن میانس ، محقق فوق دکتری (بالا سمت راست) یک هیدروژل چاپ شده را نشان می دهد که (در پایین سمت راست و وسط) در یک محفظه پلاستیکی (پایین سمت چپ) مدیسون رویس، دانشجوی کارشناسی ارشد برای نمایش جریان خون با استفاده از رنگ مایع ، نشان می دهد.
سلولهای تولید کننده انسولین با فرمولاسیون هیدروژل توسعه یافته توسط امید ویسه ، محافظت می شوند. مواد هیدروژل ، دارای منافذی است که سلولهای داخل بدن را از حمله سیستم ایمنی محافظت می کند اما به اندازه کافی بزرگ است که اجازه عبور مواد مغذی و انسولین حیاتی را می دهد.
ویسه در مورد محفظه های هیدروژل می گوید: "رگ های خونی می توانند داخل آنها شوند در عین حال پوششی که داریم بدن را از رد ژل منع می کند. بنابراین باید به خوبی با بدن هماهنگ شود. "
اگر ایمپلنت برای پاسخگویی به سطوح بالا یا پایین قند خون بسیار کند باشد ، تأخیر می تواند یک اثر شبیه به غلتک ایجاد کند ، جایی که سطح انسولین بارها افزایش یافته و به سطوح خطرناک می رسد.
امید ویسه گفت: "رفع این تاخیر یک مشکل بزرگ در این زمینه است." "وقتی به موش - و در نهایت انسان - یک چالش گلوکز می دهید که از خوردن یک وعده غذایی تقلید می کند ، چقدر طول می کشد تا این اطلاعات به سلول های ما برسد و انسولین با چه سرعتی خارج می شود؟"
امید ویسه و جردن میلر امیدوارند با گنجاندن رگ های خونی در ایمپلنت خود به بافت های سلول بتا اجازه دهند به گونه ای رفتار کنند که رفتار طبیعی پانکراس را بیشتر شبیه سازی کنند.
های فن تک از شما دعوت میکند،دیدگاه خود را در ارتباط با این مقاله به اشتراک بگذارید