הבנת מכשירים מלאכותיים Pancreas

סוכרת נותרה אחד האתגרים הבריאותיים הגלובליים הדוחקים ביותר, המשפיעים על 537 מיליון מבוגרים בשנת 2021 - מספר התקנים הצפויים לעלות ל-783 מיליון עד 2045.אבן היסוד של ניהול הסוכרת היא שליטה גליקולמית חמורה, אך טיפולים נוכחיים כגון זריקות אינסולין אקסוגניות ובדיקות גלוקוז מתמשך מסדירות את הנטלקטנות הגופנית של לחץ יומיומי משמעותי ולעיתים קרובות מתקצרות מתגובת האינסולין הטבעית של הגוף.

הפנקר המלאכותי משלב טיפול סלולרי עם טכנולוגיית מחסום כדי לשחזר את פרשת אינסולין מגיבה גלוקוז של pancreas בריא, בניגוד ל pancreases מכניים לחלוטין - אשר מסתמכת על משאבת אינסולין ומוניטור גלוקוז מתמשך הקשור לאלגוריתם בקרה - מחבת מלאכותית של ביואציה משתמשת חיפיטל:0islet תאים LT:1 (לעתים קרובות גוף אנושי או מחוסם) תפקודים עמוק בתוך מערכת חיסונית זה סגור.

אדריכלות עיצוב

כמה ארכיטקטורות עיצוב קיימות, כל אחד עם יתרונות נפרדים ומסחריים במונחים של יכולת טעינה תאים, אתר השתל ואינטגרציה פולשנית:

  • (FLT:0) מכשירים של Macrocapsulation 1 (מסלול 1:) - תאים גדולים יותר או סדינים כי בתים מאות אלפי דונם בתוך עמוד שטוח או צ'קוזי, לעתים קרובות להציב באופן תת-עורי או בתוך הכובד הפריפריה.דוגמאות כוללות את ה-ViaCyte PEC-Direct ו- PEC-Encap, כמו גם את פלטפורמת BioDRIub (אוניברסיטת מיאמי) המאפשרת להורדת משקל קל יותר עם אתגרים קלים יותר.
  • (FLT:0Microencapsulation מכשירים 1FLT:1) - משטחים בודדים או אשכולות קטנים של תאים מצופים עם מעטפת הידרוג'ל דק, בדרך כלל אלג'ינט או פוליאתילן גליקול, יצירת אלפי תחומים מיקרוסקופיים אשר מוזרקים לתוך peritoneum או מושתלים באתר מוסקולרי.
  • (FLT:0) מערכות מנברניות (FLT:1) - השתמש ב- Planar או cylindrical membranes עם גדלים מותאמים שיכולים להיות מושתלים באופן כירורגי ומחוברים ישירות למערכת פולשנית, מתן ממשק דם ישיר עבור גלוקוז מהיר ושחרור אינסולין.

כל התצורה הזו משתפת את המטרה של הקמת גניבת קבוע, מתפקדת באופן אוטונומי, המבטלת את הצורך בזריקות יומיומיות ו ניטור גלוקוז מתמשך.מחקר בעשור האחרון התקדם מהוכחה-של מחקרים בבעלי חיים של תפיסה בניסויים קליניים בבני אדם, עם אינדיקטורים מעודדים של בטיחות ויעילות כאחד.

מחקר ופיתוח מילסטון

קצב החדשנות בטכנולוגיית הלבלב המלאכותית של ביוה מלאכותית הציף במידה ניכרת מאז 2020, המונעת על ידי פריצות דרך בביולוגיה תאי גזע, חומרים מדע, ו immunomodulation. מספר זרמי מחקר מרכזיים פעילים כיום ברחבי העולם, כל אחד מהם מטפל צווארי בקבוק קריטיים במסלול לתרגום קליני.

מקורות איים גנובים

אחד המכשולים הגדולים ביותר בתחום הוא השגת השתלות אמין, מדרגי, ואתי מקור מקורו של תאים המייצר אינסולין. Cadaveric נעשה שימוש בהשתלה של הקטריה קלינית עם הצלחה (פרוטוקול אדנטון), אך מחסור התורם והצורך באימוץ חיסוני ארוך טווח חיים (Cadaveric isturnation with success) ו-ALTF:0ird תאים פגומים (Firentabpotent) כמעט בלתי מוגבל לתאים (iPS) ו-iOS)

חברות כגון ViaCyte (כיום חלק מ- Vertex Pharmaceuticals) פיתחו מכשירים המכילים תאי גזע-Derved pancreatic Progenitor אשר התבגרו לתוך תאי בטא פונקציונליים בגוף. בשנת 2021, ו-Vyte דיווחה נתונים מאותו שלב I/II שלהם טיפול תרופתי (NCT033511) מראה כי מכשיר PEC-Encap, כאשר מושתל באופן תת-ממד בסוכרת עם סוכרת מסוג 1 סגסוגת) דורש טיפול תרופתי בלבד (Ceptd) הוא צורך ב-חומצה בודד של אינסולין בודדת) הוא בעל רמות נוגדת של אינסולין בודדהת של תאים בודדים של דלקת ריאות (NCD) הוא צורך ב-חומצה אחת (NCD) הוא צורך ב-חומצה אחת (NCD) באופן מלא של אינסולין בודדת (NCD) הוא צורך ב-חומצה בודדת) באופן מלא של אינסולין בודדהת (NCD) עם סוכרת מסוג זההת) עם סוכרת מסוג זההת של אינסולין בודדת (NCT03351635163516351635163516135) אשר דורש טיפול תרופתית של אינסולין בודדהת) לאחר מכן, לאחר מכן, אשר דורש טיפול תרופתית בלבד.

גישה מקבילה של Sernova Corp משתמשת במערכת FLT:0 צמיד pouchreacio מערכת 1 אשר מושתלת מתחת לעור כדי ליצור תא מוטבע, אשר לתוך אשר הוא מתפורר לאחר מכן. בשנת 2023, החברה דיווחה כי כל החולים בשלב I /II הניסוי השיגו עצמאות אינסולין עם שליטה גליקולרית יציבה 12 חודשים לאחר שתל, באמצעות קטוטרי הוא מינימלי עם immunouporys יש לשלב עם תוכניות דיכוי פוטנציאליות.

חידושים בחומרי אנפסציה והגנת אימונו

חומרים אנcapsulation מתפתחים כדי לענות על דרישות ביו-תחרותיות מחמירות.אלג'ינאטה הידרוג'ל, למרות נסבל היטב, לעתים קרובות לגרום תגובה גוף זר המוביל להגדלת פיבראטי שחוסמת החלפת חומרים מזינים ובסופו של דבר גורם למוות. חוקרים בבית החולים של MIT ובוסטון ילדים פיתחו באופן משמעותי את ה-FLT:0modified alginsFLT סינתטי עם ציפויים כימיים (gazal) ו-girginicial (Gatephic) כגון ⁇ ) נגד ⁇ (D) נגד ⁇ ) נגד ⁇ ) נגד ⁇ (D) ⁇ ) נגד ⁇ (D) נגד חלבון אולטרה-OL) נגד ⁇ (FLT) נגד חלבון אולטרה-Olygolicial) נגד ⁇ ) נגד ⁇ (FLT) נגד ⁇ ) נגד ⁇ (D) נגד ⁇ (D) נגד תרופות נוגדותרפיסטפטימיות) באופן משמעותי) נגד ⁇ (Dolateicial) נגד ⁇ (D) נגד תרופות נוגדותרפיסטפטימיות) נגד תרופות נוגדותרפיסטפטימיות) נגד תרופות נוגדותרפיותרפיותרפיותרפיסטפטימיות) ו-אופטימיותרפי

פריצת דרך נוספת היא הרעיון של (FLT:0) immuno-isolation-isolation-isolation: 1 (Igulation:1) מהונדס גנטית המבטא "מכופים" כדי להתחמק מגילוי חיסוני.על ידי שילוב מולקולות מדכאות אימונואידים כגון CTLA4-Igulation או PD-L1 באופן מקומי בתוך המכשיר, אימונוטיפציה מערכתית עשויה להימנע לחלוטין מאוניברסיטת ז'נבה, אשר הוכיחה שבבים אלה, אשר נמצאים תחת פיקוח פיזיקלימיים, אשר שרדו עם נוגדנים.

אסטרטגיות חמצן ואסקוליזציה

גם עם capsulation מתקדם, צריכת חמצן גבוהה של תאי הlet נותרה אתגר קריטי.ללא רשת capillary, islets מסתמכים רק על דיפוזיה, אשר מגבילה את צפיפות התאים שיכולים לשרוד בתוך מכשיר.

  • (FLT:0) אוקסיגן-ביצור ביו-חומרים (חומרי תפוצה) 1 (OciversalsFIRLT: 1) – כגון סידן peroxideate או נתרן percarbonate מוטבעת במגום כדי לשחרר חמצן לאורך זמן.חומרים אלה יכולים לשמור על מתחים חמצן מקומיים מעל 40 מ"מ במשך שבועות, תמיכה היא גם בזיהומים גבוהים יותר.
  • (FLT:0) קדם-חילון (Pre-vascularization) 1 - השתלת פעימה זמנית כדי לגרום היווצרות כלי דם לפני טעינה הואטיסות. DRI Biohub משתמשת בשקפת משחה כדי להחיות את התוספתן, בעוד תא סרנובה מסתמך על התגובה הטבעית של הפצע הטבעי של הגוף כדי ליצור מיטה פולשנית בתוך 4-6 שבועות.
  • (FLT:0) מזכרי חמצן ממין (FLT:103) אספקת חמצן חיצונית באמצעות נמל או יחידת החלפת גז משולבת.ניסוי ידוע לאחרונה בשוודיה (ראה:2NCT04767677FLT 3LT) השתלה מכשיר מקרו-קאמפנסיגה עם סוללה חמצן מובנה ב-6 חולים עם סוכרת מסוג 1, המפגין הישרדות מוגברת במשך יותר מ-6 חודשים וחסידות אינסולין ללא סודיות.

לכל אסטרטגיה יש פרופיל סיכון משלה: חומרים המייצרים חמצן הם פשוטים אך סופיים, טרום-vascularization דורש ניתוח של שני שלבים, וחמצן חיצוני צריך עמידה בסבלנות בלוחות הזמנים המחלחלים.

אתגרים מרכזיים מול טכנולוגיית Pancreas מלאכותית

למרות ההתקדמות המרגשת, מכשירים ביו-א מלאכותיים עדיין לא השיגו את האמינות ארוכת הטווח הנדרשת לשימוש קליני שגרתי.יש לטפל בכמה מכשולים עיקריים לפני שהמכשירים האלה יכולים להפוך לאופציה טיפולית סטנדרטית עבור אוכלוסיית הסוכרת הרחבה יותר.

Immune Rejection ו- Fibrosis

גם עם איכות גבוהה של capsulation, eva חיסוני לטווח ארוך לא מובטח.תגובת הגוף הזר מובילה פיברוזיס סביב המכשיר, אשר במשך חודשים כדי שנים לחתוך את השלדים מאספקת החמצן והחומרים המזינים שלהם. קפסולת fibrotic זו מורכבת ממעבדות קולגן-ייצור של תאי גזען ותאים חיסוניים כי חשאיים של דלקת מפרקים סטריליים, אשר כוללים מספר רב של תרופות דלקתיות (אומטיות) של מחלות מין).

בקרת איכות ובקרת איכות

תאי בטא Stem-cell-derived חייב להיות מיוצר באופן אמין במספרים גדולים עם פרופילים של אינסולין עקבי. Variability בפרוטוקולים שונים, הבדלים אצווה-to-batch, ואת הסיכון של היווצרות teratoma תאים לא מזוהים נשאר כיום דאגות בטיחותיות. Vertex וחברות אחרות פיתחה תהליכי ייצור חזקים עם בדיקות איכות קפדניות, כולל יחיד RNA יחיד של רמות גלוקוז מופחתות עבור כל ריצוף של אינסולין.

זמן ארוך והחלפה

לתאי האי יש תוחלת חיים סופית.גם אם מערכת החיסון המארחת לא תהרוס אותם, התאים עצמם בסופו של דבר יסיים את המחקר הנוכחי ל-FLT:0 (התאים המנוצלים של בטא קווי תא שיכולים לשכפל ב- situFLT:1 עשויים לספק מאגר של תאים מייצרי אינסולין בתוך המכשיר.

עלויות ושגשוג

עבור pancreas מלאכותית להיות מאומצת ברחבי העולם, העלות שלה חייבת להיות דומה או נמוך יותר מאשר העלות של אינסולין, משאבות, וצגים. ניתוח בעלות של 2022 ב-FLT:0 דיבטס Carereates ResurFLT 1 מעריך כי מכשיר הלבלב מלאכותי יהיה צורך להיות במחיר של 50 אלף דולר להשתלות (עם 5- 10 שנים) כדי להתאים עלויות טיפול יעילות של ביטוח רכב אחד, אך גם כן, אך ורק כדי להשיג עלויות טיפול יעילות של ביטוח רכב חשמליות.

פתרונות עתידיים ופתרונות מתעוררים

במבט קדימה, כמה טכנולוגיות מתפתחות יכולות להאיץ את הדרך לאימוץ קליני ולהרחיב את אוכלוסיית המטופלים הנתינה למכשירי pancreas ביוא מלאכותיים.

מהנדס גנטית "Universal" Islets

טכנולוגיות עריכה גנים כגון CRISPR-Cas9 מציעות את האפשרות ליצור תאים צמחיים hypoחיסונים כי להתחמק מגילוי חיסוני ללא כל capsulation. על ידי פיזור גדול של שיעור הגמישות (MHC) I ו-II מולקולות ולהוסיף "גלימה" גנים כגון CD47, החוקרים יצרו תאים אוניברסליים שאינם נדחו על ידי כל המערכות החיסונית של כל-ידי HIV ב -23, אשר הוכחוכאוגן על ידי תאים סרטניים אלה.

מערכות כפולות-Hormone

מכשירים ביו-אינטאליים נוכחיים מתמקדים במשלוח אינסולין בלבד, אשר מטפל היפרגליקמיה אך אינו מונע hypoglycemia.הוספת תאי אלפא סודיים של glucagon למכשיר יכול ליצור מערכת כפולה לחלוטין כי הן מורידות וגם מעלה גלוקוז בדם כפי שנדרש. חוקרים מאוניברסיטת קולומביה הבריטית פיתחו co-encapsulated הוא אשכולות המכילות תאים בטאומה וחומרה, המוכיחים מודלים כפולים של אינסולין ולהפחית את רמות התדירות של 60% בלבד.

שילוב עם מערכות בריאות דיגיטליות

מכשירים ביו-איברטיבים עתידיים עשויים לכלול:0 חיישנים חכמים יותר (FLT:1) כי דו"ח אלחוטי בריאות graft, רמות גלוקוז, ופלט אינסולין לסמארטפון של המטופל או למקלט לוח זמנים.חיישנים אלה יכולים למדוד מתח חמצן, ריכוז גלוקוז, וסמן תאימות תאים בזמן אמת, המאפשר התערבות פעילה אם המכשיר מתחיל להיכשל אלגוריתמים יכול לנתח מגמות וחיזוי מכשירים מתקדמים לפני גיל המעבר של תאים מוקדמים, החל מתפקוד קליני, מבלי לשילוב של תאים גמישים.

בדיקות קליניות לטיפול בסוכרת

אם מכשירים bioa מלאכותי pancreas להתגבר על המכשולים הנותרים, ההשלכות של ניהול סוכרת יהיה עמוק.מטופלים לא יצטרכו עוד לספור פחמימות, לחשב מנות אינסולין, להזריק עצמם מספר פעמים ביום, או ללבוש חיי גלוקוז רצופים. במקום זאת, הליך השתלה יחיד יכול לשחזר שליטה גליקולארית כמעט-רגיל במשך שנים.היתרונות למטה כוללים ירידה דרמטית באירועים היפוגמיים, מניעת סיבוכים סוכרתיים (retinophtpathy), שיפור דם, במיוחד, מחלות לבריאה כרונית של איכות דם, טיפולית, טיפול דם, טיפול דם, טיפול פסיכולוגי, שיפור דם, במיוחד.

יתר על כן, הטכנולוגיה יכולה להיות מותאמת לטיפול בסוכרת מסוג 2, במיוחד בחולים עם התנגדות אינסולין חמורה שבו מסת הקטרדת הקטריה מתדרדרת.שלב את המכשיר עם תאי אלפא המיוצרים על ידי glucagon-production יכול אפילו ליצור מערכת כפולה לחלוטין שמונעת הן היפרגליקומיה והן hypoglycemia.com תוצאות הניסוי הקליני הנוכחי, אם כי מוגבל, כבר להראות.

נתיבי תגמול וגישה לשוק

סוכנויות התפטרות, כולל ה- FDA ו- EMA, הקימו מסגרות עבור מוצרי שילוב מבוססי תאים.התרופה רגנרטיבית של ה- FDA מתקדם Therapy (RMAT) הוענקה למספר מפתחי pancreas ביו-א מלאכותיים, מה שמזרז את תהליך האישור.האישורים הרגולטוריים הראשונים לשימוש אנושי יכולים להגיע בתוך 5-7 השנים הבאות, עם שיגור מוגבל בתחילה לחולים עם hypoglycemia חמורה או מעבדה יעילה.

היתרונות הצפויים של טיפול לבלב מלאכותי מוצלח כוללים:

  • בקרה glycemic אוטונומית עם מאמץ מינימלי של המטופל
  • חיסול של רוב הפרקים ההיפוגליקמיים
  • שיעור הסיבוכים לטווח ארוך
  • שיפור הרווחה הפסיכו-חברתית
  • פוטנציאל ל"cure" פונקציונלי עם השתלה אחת

מסקנה

הלבלב המלאכותי של הביו-אינטק מייצג התכנסות של טיפול תאים, ביו-חומרים ורפואה דיוקית המחזיקה בפוטנציאל לשנות באופן יסודי את האופן שבו סוכרת מטופלת, בעוד אתגרים נשארים – הגנה לטווח ארוך, תוחלת חיים של תאים, ועלות – קצב המחקר המהיר נותן סיבה טובה לסוכרת, עם כמה מכשירים עכשיו בניסויים קליניים ומילולי דולרים מושקעים על ידי גופים ציבוריים ופרטיים, הדרך מספסל השינה ועד לרמה של פחות של אנשים עם סוג של טיפול גופניים, אולי יותר של טיפול תרופתי, עם סוג אחד של פחות של טיפול תרופתי, עם סוג אחד של טיפול תרופתי, עם טיפול תרופתי, אולי יותר של 2 של טיפול תרופתי, עם טיפול תרופתי, עם סוכרת מסוג 2 של פחות, עם טיפול תרופתי, עם כמה פעמים, עם כמה פעמים, עם סוכרת מסוג 2, עם כמה מכשירים חדשים של פחות, עם כמה פעמים גבוה יותר של טיפול תרופתי, עם כמה פעמים, עם כמה מכשירים חדשים של טיפול תרופתי, עם סוכרת גבוהה יותר של טיפול תרופתי, עם טיפול תרופתי, עם כמה פעמים, עם כמה פעמים, עם כמה מכשירים חדשים של טיפול תרופתי, עם כמה פעמים, עם כמה מכשירים עכשיו, עם כמה מכשירים עכשיו, עם כמה פעמים, עם כמה פעמים, עם כמה פעמים, אולי יותר של טיפול תרופתי, עם כמה פעמים, עם

לקריאה נוספת, ראה סקירה מקיפה זו ב-FLT:0 Nature Reviews Endocrinology (2022)ראה ראט'ר 1 והממצאים האחרונים של כתב העת "הפליטיס":2 דיבטים על כריות אנושיות מחוסמות במחבת מלאכותית של ביו-א-בהירותFLT:3.