بحوث بشأن استخدام أجهزة البكرياس ذات القدرة الحيوية في علاج السكري

الابتكارات في المواد المحتوية على الكفاءات والحماية

وتتطور المواد الارتقاء لتلبية متطلبات التطابق البيولوجي الصارمة، أما الهيدروجيلات المهبلي التقليدي، وإن كان مقبولاً جيداً، فإنها كثيراً ما تحفز على استجابة من جانب الأجنة الأجنبية تؤدي إلى اكتظاظ في الألياف مما يحجب التبادل المغذي ويتسبب في الوفاة في نهاية المطاف، وقد طور الباحثون في مستشفى MIT وبوسطن للأطفال ألجينات متحركة

ومن بين الإنجازات الأخرى مفهوم " العزل الناموسومي " الذي يمكن عكسه، وهو استخدام أيادي مصممة جينياً تعبر عن " المشاهدات " للتهرب من الكشف عن مناعة، وذلك بإدراج جزيئات غير قادرة على الكتف مثل CTLA4-Ig أو PD-L1، التي يمكن أن تكون مكتملة في إطار الجهاز،

استراتيجيات التعميم والتعريف

وحتى مع وجود كبسولات متقدمة، فإن ارتفاع استهلاك الأوكسجين من خلايا الجزر يظل تحدياً بالغ الأهمية، فبدون شبكة كابيلاري، تعتمد الجزر على الانتشار فقط، مما يحد من كثافة الخلايا التي يمكن أن تنجو داخل جهاز ما، ويجري اختبار عدة نُهج للتغلب على هذه الاختناقات الأوكسجينية:

• Oxygen-generating biomaterials - مثل أكسيد الكالسيوم أو بركربونات الصوديوم المزروعة في المكشوف لإطلاق الأكسجين بمرور الوقت، ويمكن لهذه المواد أن تحافظ على توترات الأوكسجين المحلية فوق 40 ملليمتر هيغ لأسابيع، وتدعم قدرة البيوت على البقاء حتى في كثافة تحميل أعلى.
• Pre-vascularization] — implanting a temporary scaffold to induce blood vessel formation before loading islets. The DRI Biohub uses an omental flap to revascularize the islet graft, while the Sernova cell pouch relies on the body's natural wound-healing response within create a 4 vas
• Membrane oxygenators] — external oxygen supply via a port or an integrated gas-exchange unit. A notable recent trial in Sweden (]NCT04762277)) implanted a macroencapsulation tool with a built-in oxygen batups in 6 patients over type 1 diabetes.

ولكل استراتيجية خصائصها الخاصة المتعلقة بالمخاطر والمنافع: المواد المولدة للأوكسجين بسيطة ولكنها محدودة، ويستلزم التعميم المسبق إجراء جراحة على مرحلتين، ويحتاج الأكسجين الخارجيون إلى امتثال المرضى للجداول التي تُعيد تصفيتها.

التحديات الرئيسية التي تواجه تكنولوجيا البانكرياس الأحيائية

وعلى الرغم من التقدم المثير، لم تحقق أجهزة البنكرياس ذات الطابع الحيوي بعد الموثوقية الطويلة الأجل اللازمة للاستخدام السريري الروتيني، ويجب التصدي للعديد من العقبات الرئيسية قبل أن تصبح هذه الأجهزة خياراً موحداً لعلاج السكان الذين يعانون من مرض السكري.

Immune Rejection and Fibrosis

وحتى مع وجود كبسولات عالية الجودة، فإن التهرب من المأمن الطويل الأجل غير مضمون، ويؤدي رد فعل الجسم الأجنبي إلى التليف حول الجهاز الذي يقطع على مدار أشهر إلى سنوات من الخيوط من إمدادات الأكسجين والمغذيات، ويتكون هذا الكابس الألياف من أسطوانات مصغرة مجهزة بالكولات، وتخلق خلايا مضادة للريبة ومغضات غير مأمونة تُعدّل فيها.

التزحلق في الخلايا ومراقبة الجودة

ويجب إنتاج خلايا بيتا مستمدة من الخلايا التي تستخدم الخلايا الصلبة بأعداد كبيرة مع وجود صور متسقة لسر الأنسولين، والاختلافات في بروتوكولات التفريق، والاختلافات بين البات وخطورة التراتوسفير، من خلايا الجسيمات المتبقية، تظل شواغل تتعلق بالسلامة.

طول العمر والاستبدال

وبالإضافة إلى ذلك، فإن الخلايا العزلية ذات عمر محدد، وحتى إذا لم يدمرها نظام المناعة المضيفة، فإن الخلايا نفسها ستفقد في نهاية المطاف، وقد تؤدي البحوث الجارية في خلايا الاختراق الصغيرة التي تزيلها إلى وجود خلايا مثبتة من الخيوط يمكن تكرارها في الموقع إلى توفير مجموعة من أدوات التجديد الذاتي المصممة في إطار جهاز الباحثين.

التكلفة والقدرة على تحمل التكاليف

ولكي يتم اعتماد فطائر حيوية على الصعيد العالمي، يجب أن تكون تكلفتها قابلة للمقارنة أو أقل من تكلفة الإنفاق على مدى الحياة من الأنسولين والمضخات والرصد، كما أن تحليل فعالية التكلفة في Diabetes Care لا يزال يتطلب تكلفة تغطية شهرية من أجهزة البنكرياس ذات القيمة الحيوية، وذلك تحت بند نماذج التكلفة الفعالة لكل سنة (بنسبة 5 إلى 10).

الاتجاهات المستقبلية والحلول الناشئة

وفي المستقبل، يمكن للعديد من التكنولوجيات الناشئة أن تعجل الطريق إلى التبني السريري وأن توسع نطاق عدد المرضى الذين يمكن معالجةهم من أجل أجهزة البنكرياس ذات الاقتصاد الأحيائي.

مهندس وراثي "مُتَعَدّد" إِسْلَيَات

ويمكن لتكنولوجيات التحرير الوراثي مثل CRISPR-Cas9 أن تتيح إمكانية إنشاء خلايا مناقصات الأيزولية التي تتهرب من الكشف عن المعادن دون أي كبساط، ومن خلال التخلص من خلايا التصاميم المركبة الرئيسية من النوع الأول والثاني وإدراج جينات " إستنساخها " مثل CD47، أنشأ الباحثون خلايا عالمية من المتبرعين لا ترفضها جميع البلدان.

نظام دوال - هورمون

وتركيز أجهزة الفطائر الحيوية الحالية على تسليم الأنسولين وحده، الذي يعالج مرض التهاب الكبد الوبائي ولكنه لا يمنع النادر من النسيج، وقد يؤدي إضافة خلايا الألفا التي تبث الغلوكاغون إلى إنشاء نظام ثنائي الهرمونات يقل ويرفع غلوك الدم حسب الحاجة، وقد طور الباحثون في جامعة كولومبيا البريطانية نماذج افتراضية تحتوي على سعة تتراوح بين صفر ومائة ومائة ومائة ومائة ومائة.

التكامل مع نظم الصحة الرقمية

يمكن أن تتضمن أجهزة التخدير الحيوي المدمجة في المستقبل أجهزة الاستشعار الذكية (FLT:0) التي تُعدّل عن طريق اللاسلكي مستويات الصحة، والجليد، وتركيب إنتاج الخلايا إلى هاتف المريض الذكي أو إلى لوحة قياسية، ويمكن لهذه أجهزة الاستشعار أن تقيس التوترات في الأوكسجين، وتركيز الغلوكوز، وعلامات السلامة الخلوية في الوقت الحقيقي، مما يسمح بالتدخل الاستباقي.

الآثار السريرية للرعاية السكري

وإذا تغلبت أجهزة البنكرياس الحيوية على العقبات المتبقية، فإن الآثار المترتبة على إدارة السكري ستكون عميقة، ولن تحتاج المرضى إلى عدّة كروبوهيدرات، وحساب الجرعات الأنسولينية، والحقن نفسها مرات عديدة يوميا، أو ارتداء أجهزة الاستشعار المستمر للمرض الغدد الصماء، بل إن إجراء زرع واحد يمكن أن يعيد السيطرة على الاضطرابات النفسية شبه الشاذة لسنوات.

وعلاوة على ذلك، يمكن تكييف التكنولوجيا لمعالجة مرض السكر من النوع 2، ولا سيما في حالة المرضى الذين يعانون من مقاومة شديدة في الأنسولين حيث ينخفض عدد الزوايا، وقد يؤدي الجمع بين الجهاز وبين خلايا الألف المولدة للغلوكاغون إلى إنشاء نظام ثنائي الهرمونات تماما يحول دون حدوث حالات تضخم في الكتف وقلة في الدم، وقد حققت نتائج الاختبارات السريرية الحالية، وإن كانت محدودة، وعداً في المرحلة ألف.

الطرق التنظيمية ووصول الأسواق

وقد وضعت الوكالات التنظيمية، بما فيها هيئة تنمية الأغذية والسوقيات، أطراً لمنتجات الجمع الخلوي، وقد تم منح العلاج المتقدم للطب المولد للمؤسسة الطبية الاتحادية لعدة سنوات من إنتاج المواد الخلوية الحيوية، مما سيعجل بعملية الموافقة، وقد تُخفض معدلات الاعتماد على العلاج الطبيعي للمرض في غضون السنوات الخمس إلى السابعة القادمة، مع قصر إطلاق المختبرات على المرضى الذين يعانون من نقص حاد في نوعية العلاج.

وتشمل الفوائد المتوقعة من العلاج الناجح للبنكريرا الأحيائية ما يلي:

• التحكم بالجليسيك الذاتي بأقل جهد للمرضى
• القضاء على معظم حلقات الناقصات
• انخفاض معدلات المضاعفات الطويلة الأجل
• تحسين الرفاه الاجتماعي - الاجتماعي
• احتمالية لـ "الضمان" الوظيفي مع زرع واحد

خاتمة

فالبنكات الحيوية تمثل تقاربا في العلاج الخلوي، والمواد الحيوية، والطب الدقيق الذي ينطوي على إمكانية تغيير أساسي في كيفية معالجة مرض السكري، وفي حين أن التحديات لا تزال قائمة - ولا سيما حماية الأميون الطويلة الأجل، وطول الخلايا، والتكلفة - فإن سرعة إجراء البحوث تسبب التفاؤل، حيث توجد الآن عدة أجهزة في الاختبارات السريرية وبلايين من الدولارات تستثمرها الكيانات العامة والخاصة على السواء.

For further reading, see this comprehensive review in Nature Reviews Endocrinology (2022)] and the latest findings from the ]Diabetes Care journal on encapsulated human islets in a bioartificial pancreas.