जैवकृत्रिम पंचक्रियाओं की संभावित वैकल्पिक रूप से उपकरण प्रत्यारोपण

जैव-आर्मिक अग्न्याशय उपकरणों का विकास टाइप 1 मधुमेह के उपचार में एक आशाजनक फ्रंटियर का प्रतिनिधित्व करता है। इस स्थिति के साथ रहने वाले लाखों लोगों के लिए, रक्त ग्लूकोज मॉनिटरिंग, इंसुलिन इंजेक्शन और हाइपोग्लाइसेमिया या हाइपरग्लिसेमिया का निरंतर जोखिम थकावट और खतरनाक हो सकता है। जबकि पारंपरिक अग्न्याशय या आइसलेट प्रत्यारोपण एक कार्यात्मक इलाज प्रदान कर सकता है, ये विकल्प काफी हद तक डोनर की कमी से सीमित हैं और जीवन भर के प्रतिरक्षा की आवश्यकता है। जैवकृत अग्न्याशय उपकरण इस अंतर को इंजीनियरिंग तकनीकों के साथ जीवित इंसुलिन उत्पादक कोशिकाओं के संयोजन से दूर करने का लक्ष्य रखते हैं ताकि वे एक स्वयं-विनियमित प्रणाली बन सकें जो कि वर्तमान तकनीक की खोज कर सकें।

क्या हैं Bioartificial pancreas उपकरण?

एक जैव-आर्मित अग्न्याशय उपकरण एक संकर प्रणाली है जो जैविक ऊतक को एकीकृत करती है - आम तौर पर इंसुलिन-सचिव कोशिकाओं - सिंथेटिक सामग्री के साथ और अक्सर इलेक्ट्रॉनिक घटक रक्त ग्लूकोज को स्वायत्त रूप से विनियमित करते हैं। मुख्य सिद्धांत उपयोगकर्ता हस्तक्षेप की आवश्यकता के बिना इंसुलिन की निरंतर, प्रतिक्रिया-नियंत्रित आपूर्ति प्रदान करना है। पूरी तरह से यांत्रिक कृत्रिम अग्न्याशय (असर ग्लूकोज मॉनिटर के साथ बंद लूप इंसुलिन पंप) के विपरीत, जैव-आर्मिक उपकरण जीवित कोशिकाओं पर ग्लूकोज के स्तर को समझने और शारीरिक रूप से उपयुक्त तरीके से इंसुलिन का उत्पादन करने पर निर्भर करते हैं।

एक जैवकृत्रिम पैनक्रिया के घटक

विशिष्ट जैव-आराम्य अग्न्याशय में तीन मुख्य तत्व होते हैं:

• Insulin-producing cells: ये आमतौर पर मानव पञ्जन दान से अलग कोशिकाओं हैं, लेकिन यह भी स्टेम कोशिकाओं, पशु स्रोतों (xenotransplantation), या आनुवंशिक रूप से इंजीनियर सेल लाइनों से व्युत्पन्न किया जा सकता है। ये कोशिकाएं इंसुलिन को स्रावित करके परिवेशी ग्लूकोज के स्तर का जवाब देती हैं जब ग्लूकोज उच्च होता है और ग्लूकोज कम होने पर स्राव को कम करता है।
• Encapsulation सामग्री: कोशिकाओं को एक अर्ध-पारगम्य झिल्ली के भीतर संलग्न किया जाता है जो उन्हें प्राप्तकर्ता की प्रतिरक्षा प्रणाली से बचाता है - एंटीबॉडी, टी कोशिकाओं और अन्य प्रतिरक्षा घटकों द्वारा हमले को रोकने के लिए - जबकि ग्लूकोज, इंसुलिन, ऑक्सीजन और पोषक तत्वों को पारित करने की अनुमति देता है। यह प्रतिरक्षात्मक दवाओं की आवश्यकता से बचाता है।
• ]Implantation प्लेटफॉर्म: encapsulated कोशिकाओं को मैक्रोस्कोपिक चैम्बर (अक्सर एक फ्लैट शीट या ट्यूब) या माइक्रोस्कोपिक कैप्सूल के रूप में रखा जा सकता है। कुछ उपकरणों में बाहरी निगरानी के लिए एक एकीकृत ग्लूकोज सेंसर या वायरलेस संचार मॉड्यूल भी शामिल है।

Encapsulation के प्रकार

Encapsulation रणनीतियों दो व्यापक श्रेणियों में गिर जाते हैं: मैक्रोएनकैप्सुलेशन और माइक्रोएनकैप्सुलेशन। मैक्रोएनकैप्सुलेशन में, एक कक्ष या मचान के अंदर बड़ी संख्या में कोशिकाओं को रखा जाता है। यह दृष्टिकोण आसान पुनर्प्राप्ति की अनुमति देता है यदि आवश्यक हो और ऑक्सीजन वितरण में सुधार के लिए संवहनी हो सकता है। उदाहरणों में ViaCyte PEC-Direct डिवाइस शामिल है, जिसमें एक छिद्रपूर्ण झिल्ली है जो प्रत्यक्ष रक्त पोत ingrowth की अनुमति देता है, और PEC-Encap, जो अधिक सुरक्षात्मक गैर छिद्रपूर्ण झिल्ली का उपयोग करता है। माइक्रोएनकैप्सुलेशन में कोशिकाओं के छोटे क्लस्टर (अक्सर ऑक्सीजन की आपूर्ति के लिए 500-1000 कोशिकाओं) शामिल हैं।

कैसे Bioartificial Pancreases काम

एक जैव-आर्टिफिशियल पैनक्रिया का शारीरिक कार्य ग्लूकोस के माध्यम से ग्लूकोज एकाग्रता को समझने के लिए बीटा कोशिकाओं की अंतर्निहित क्षमता पर निर्भर करता है। जब रक्त ग्लूकोज बढ़ता है, तो बीटा कोशिकाएं मिनटों में इंसुलिन स्राव को बढ़ाती हैं। इनकैप्सुलेशन झिल्ली को डिवाइस में ग्लूकोज के तेजी से प्रसार की अनुमति देनी चाहिए और रक्तप्रवाह में इंसुलिन को बाहर निकाल देना चाहिए। अधिकांश उपकरणों को उप-रात, इंट्रापेरिटोनी रूप से या एक ओमेंटल पाउच पर प्रत्यारोपण करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। समय के साथ, शरीर डिवाइस के चारों ओर एक संवहनी नेटवर्क बना सकता है यदि झिल्ली को सही चयापचय और सतह के गुणों के साथ इंजीनियर किया जाता है।

कुछ उन्नत प्रोटोटाइप में एक अलग ऑक्सीजन उत्पन्न परत शामिल है या सेल व्यवहार्यता बनाए रखने के लिए ऑक्सीजन वाहक का उपयोग किया जाता है। हाल के वर्षों में, शोधकर्ताओं ने "स्मार्ट" सामग्री भी विकसित की है जो शारीरिक संकेतों का जवाब देती है - उदाहरण के लिए, हाइड्रोजेल जो ग्लूकोज स्तर के जवाब में इंसुलिन को जल्दी से जारी करने के लिए सूजन या अनुबंध करते हैं। इन नवाचारों का उद्देश्य ग्लूकोज वृद्धि और इंसुलिन रिलीज के बीच अंतराल समय को कम करना है।

पारंपरिक प्रत्यारोपण पर लाभ

Immunosuppression को खत्म करना

जैव-आर्मिक अग्न्याशय उपकरणों का सबसे महत्वपूर्ण लाभ यह है कि वे आजीवन इम्यूनोसप्रेसिव दवाओं से बचने की क्षमता रखते हैं। पूरे-अर्गों के अग्न्याशय प्रत्यारोपण या आइसलेट प्रत्यारोपण के लिए आमतौर पर शक्तिशाली इम्यूनोसप्रेशन की आवश्यकता होती है, जो संक्रमण, घातकता, नेफ्रोटॉक्सिसिटी और अन्य दुष्प्रभावों के जोखिम को बढ़ाता है। शारीरिक रूप से प्रतिरक्षा प्रणाली से प्रत्यारोपण कोशिकाओं को अलग करके, एन्कैप्सुलेशन थेरेपी को बहुत व्यापक आबादी तक पहुंचाता है, जिसमें बच्चे और उन हल्की जटिलताओं के साथ जो वर्तमान में प्रत्यारोपण के लिए पात्र नहीं माना जाता है।

दाता कमी को संबोधित करना

डोनर pancreases की कमी एक प्रमुख बाधा है। वर्तमान आइलेट प्रत्यारोपण मृतकों के अंगों पर निर्भर करता है, और 2,000 से कम अग्न्याशय प्रत्यारोपण संयुक्त राज्य अमेरिका में सालाना किया जाता है। जैव-कृत्रिम उपकरण संभावित रूप से वैकल्पिक सेल स्रोतों जैसे स्टेम सेल-व्युत्पन्न बीटा कोशिकाओं (स्टेम सेल-व्युत्पन्न आइसलेट्स, या एससी-आइलेट्स), आनुवंशिक रूप से इंजीनियर पिग से ज़ेनोजेनिक कोशिकाओं, या अक्षय अमर सेल लाइनों का उपयोग कर सकते हैं। यदि ये स्रोत विश्वसनीय हो जाते हैं, तो डिवाइस बड़े पैमाने पर उत्पादित हो सकते हैं, मधुमेह को एक प्रबंधनीय, एक बार प्रत्यारोपण योग्य चिकित्सा में बदल सकते हैं, बल्कि एक पुराने दैनिक संघर्ष की तुलना में।

न्यूनतम आक्रमणकारी प्रत्यारोपण

पूरे-पैनक्रास प्रत्यारोपण महत्वपूर्ण मृत्यु के साथ एक प्रमुख शल्य प्रक्रिया है, जिसमें संवहनी जटिलताओं, ग्राफ़ अग्नाशयशोथ और अस्वीकृति शामिल है। आइलेट प्रत्यारोपण कम आक्रामक (पोर्ट नसों में संक्रमण) है, लेकिन अभी भी इसे एक कैथेटराइजेशन की आवश्यकता है और इसमें रक्तस्राव और पोर्टल उच्च रक्तचाप जैसे जोखिम शामिल हैं। अधिकांश जैव-आरामदायक अग्न्याशय उपकरणों को एक सरल उप-कटौती चीरा या लैप्रोस्कोपिक प्रक्रिया का उपयोग करके प्रत्यारोपण किया जा सकता है, वसूली समय और शल्य जोखिम को कम किया जा सकता है। कुछ सूक्ष्मसंख्याओं को स्थानीय संज्ञा के तहत भी इंजेक्ट किया जा सकता है।

जीवन और चयापचय नियंत्रण की गुणवत्ता में सुधार

A fully functional bioartificial pancreas would provide glucose-responsive insulin delivery around the clock, freeing the patient from the constant need to calculate insulin doses, count carbohydrates, and anticipate exercise or stress events. Studies of islet transplantation have shown that successful grafts lead to insulin independence and normalization of HbA1c. The bioartificial approach aims to achieve similar metabolic outcomes while eliminating the need for immunosuppression, potentially offering a net improvement in quality of life.

वर्तमान चुनौतियां और बाधाएं

ऑक्सीजन आपूर्ति और सेल व्यवहार्यता

सबसे महत्वपूर्ण बाधाएं में से एक encapsulated कोशिकाओं को पर्याप्त ऑक्सीजन वितरण सुनिश्चित कर रही हैं। मूल अग्न्याशय में, आइसलेट को केशिकाओं के घने नेटवर्क से ऑक्सीजन प्राप्त होता है। Encapsulated कोशिकाएं, विशेष रूप से बड़े कक्षों में रखी गई, अकेले प्रसार पर भरोसा करती हैं, जो लगभग 200-300 माइक्रोमीटर की गहराई तक सीमित है। एक मजबूत रक्त आपूर्ति के बिना, डिवाइस के मूल पर कोशिकाएं हाइपोक्सिक हो सकती हैं और सप्ताह या महीनों के भीतर मर सकती हैं। शोधकर्ताओं ने इसे ऑक्सीजन उत्पन्न करने वाली जैव सामग्री का उपयोग करके दूर करने का प्रयास किया है, जो संवहनीकरण-प्रेरित कारकों जैसे कि वीईजीएफ, या एक द्विध्रुवीय योजना के साथ एक अतिचालकीय संरचना को कम करती है।

प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया और फाइब्रोसिस

यहां तक कि encapsulation के साथ, विदेशी शरीर की प्रतिक्रिया एक समस्या पैदा कर सकती है। प्रतिरक्षा प्रणाली डिवाइस पर खुद हमला कर सकती है, जिससे फाइब्रोसिस — एक घने कोलेजन कैप्सूल जो ग्लूकोज और इंसुलिन के प्रसार को आगे सीमित करता है। कई माइक्रोकैप्सूल में इस्तेमाल होने वाली alginate सूजन प्रतिक्रियाओं को ट्रिगर कर सकती है, हालांकि नए रासायनिक रूप से संशोधित alginates (जैसे triazole-modified alginate) ने जानवर मॉडल में फाइब्रॉटिक प्रतिक्रियाओं को कम कर दिया है। इसी तरह, मैक्रोएनकैप्सुलेशन उपकरणों में उपयोग की जाने वाली सामग्रियों को ध्यान से प्रोटीन सोखना और मैक्रोफेज सक्रियण को कम करने के लिए चुना जाना चाहिए। प्राइमेट और मनुष्यों में दीर्घकालिक अध्ययनों ने दिखाया है कि अंततः यह संक्रमण को बंद कर सकता है।

ग्लूकोज विनियमन की प्रेसिजन

एनकैप्सुलेटेड बीटा कोशिकाएं अपने आंतरिक ग्लूकोज-सेंसिंग क्षमता को बरकरार रखती हैं, लेकिन देरी हो सकती है। एक प्राकृतिक आइलेट में, इंट्रा-आइलेट संचार और तेजी से माइक्रोसर्कुलेशन एक त्वरित प्रतिक्रिया को सक्षम बनाता है। एक कृत्रिम उपकरण में, कैप्सूल और इंसुलिन आउट में ग्लूकोज का प्रसार मिनटों में हो सकता है, जिससे पोस्टप्रैंडियल हाइपरग्लिसीमिया हो सकता है। इसके अतिरिक्त, व्यवहार्य बीटा कोशिकाओं की कुल संख्या को सावधानीपूर्वक कैलिब्रेट किया जाना चाहिए। बहुत कम कोशिकाएं अपर्याप्त इंसुलिन उत्पादन की ओर ले जाती हैं; कई हाइपोग्लाइसेमिया के जोखिम को बढ़ाती हैं यदि वे अनुचित रूप से स्रावित रहते हैं। कुछ इलेक्ट्रॉनिक डिजाइनों में जैव-मनी से प्रतिक्रिया के साथ प्रतिक्रिया लूप शामिल है।

दीर्घकालिक स्थायित्व और पुनर्प्राप्ति

आदर्श रूप से, एक जैव-आर्मिक अग्न्याशय प्रतिस्थापन के बिना वर्षों तक काम करेगा। हालांकि, बीटा कोशिकाओं में एक परिमित जीवन होता है और समय के साथ एपोप्टोसिस या थकावट से गुजर सकता है। इनकैप्सुलेशन सामग्री कम पारगम्य हो सकती है। यदि डिवाइस विफल हो जाता है, तो इसे पुनः प्राप्त करने योग्य होना चाहिए - खासकर अगर इसमें जीवित कोशिकाएं होती हैं जो ट्यूमरिजेनिक या समस्याग्रस्त हो सकती हैं। मैक्रोएनकैप्सुलेशन डिवाइस शल्य चिकित्सा को हटाने में आसान हैं; माइक्रोकैप्सूल को पुनर्प्राप्त करने में अधिक कठिन है, खासकर अगर वे पूरे पेरिटोनियल गुहा में फैल जाते हैं।

सेल स्रोत: दाताओं से स्टेम सेल

एक जैव-आर्मिक अग्न्याशय के लिए आदर्श सेल स्रोत काफी हद तक उपलब्ध, सुरक्षित, टिकाऊ, ग्लूकोज-रिस्पोनिव और सटीक ग्लूकोज नियंत्रण के लिए इंसुलिन और अन्य हार्मोन (जैसे, ग्लूकागन और सोमाटोस्टैटिन) दोनों का उत्पादन करने में सक्षम होगा। कैडेरिक मानव आइलेट्स सोने का मानक है, लेकिन आपूर्ति गंभीर रूप से सीमित है। शोधकर्ता कई विकल्पों का पीछा कर रहे हैं।

स्टेम सेल-Derived बीटा सेल

मानव भ्रूण स्टेम कोशिकाओं (hESC) और प्रेरित pluripotent स्टेम कोशिकाओं (iPSC) इंसुलिन पैदा करने वाली कोशिकाओं में अलग किया जा सकता है। ViaCyte कंपनी ने एचईएससी से अग्नाशय प्रोजेनेटर कोशिकाओं विकसित की है जो प्रत्यारोपण के बाद कार्यात्मक बीटा कोशिकाओं में परिपक्व होती है। उनके PEC-एनकैप्स डिवाइस, जो एक गैर छिद्रपूर्ण झिल्ली का उपयोग करता है, जो पहले से ही नैदानिक परीक्षणों को पूरा करता है जिसमें कुछ इंसुलिन उत्पादन (डिटेकेबल सी-पेप्टाइड) दिखाया गया है लेकिन नैदानिक लाभ के लिए अपर्याप्त है। एक नया संस्करण, PEC-Direct, संवहनीकरण की अनुमति देने के लिए एक छिद्रपूर्ण झिल्ली का उपयोग करता है लेकिन हाल ही में प्रतिरक्षात्मक प्रोटीन की आवश्यकता होती है।

Xenotransplantation

पोर्सिन islets एक आशाजनक विकल्प है क्योंकि सूअरों में समान ग्लूकोज विनियमन होता है और उनकी बड़ी संख्या में अलग किया जा सकता है। मुख्य बाधा अतिरंजित है जो पूर्व-मौजूदा एंटीबॉडी द्वारा α-Gal epitopes के खिलाफ मध्यस्थता की जाती है। आनुवंशिक रूप से इंजीनियर सूअरों में α-Gal (जैसे GTKO सूअर) की कमी होती है और हाल ही में सुअरों के साथ मानव प्रतिरक्षा-सुरक्षात्मक प्रोटीन को व्यक्त करते हैं। हालांकि, इस तरह के पोर्सिन आइलेट्स को अतिरंजित किया जाता है, उन्होंने डायबिटिक गैर-मानव प्राइमेट में दीर्घकालिक कार्य का प्रदर्शन किया है - हालांकि, मानकोग्लिसिया एक साल में लगातार मौजूदगीतों के लिए बनाए रखा गया है।

Immortalized बीटा सेल लाइन

वैज्ञानिकों ने मानव या माउस बीटा सेल लाइनों को भी विकसित किया है जो संस्कृति में अनिश्चित काल तक विस्तारित किया जा सकता है। माउस इंसुलिनोमा (MIN6) सेल लाइन अक्सर अनुसंधान में प्रयोग किया जाता है, लेकिन इसकी ट्यूमरजेनिक क्षमता नैदानिक उपयोग के लिए अनुपयुक्त बनाती है जब तक कि आत्महत्या जीन के साथ मिलकर जो सक्रिय हो सकता है यदि कोशिकाएं अनियंत्रित रूप से बढ़ रही हैं। मानव बीटा सेल लाइन जैसे एंडो सी-βH1 फ्रांसीसी बायोटेक कंपनी से उपलब्ध हैं; वे अधिक शारीरिक हैं लेकिन अभी भी सावधानीपूर्वक सुरक्षा इंजीनियरिंग की आवश्यकता नहीं है।

नैदानिक परीक्षण और रियल-विश्व प्रगति

कई मानव परीक्षणों को पूरा किया गया है या नीचे हैं। एक मैक्रोएनकैप्सुलेटेड डिवाइस के साथ पहला नैदानिक परीक्षण ViaCyte द्वारा आयोजित किया गया था: PEC-Encap (VC-01) डिवाइस को एक प्रकार के मधुमेह रोगियों में उप-कुशल रूप से प्रत्यारोपण किया गया था। परिणामों से पता चला कि कोशिकाओं को महीनों तक जीवित रहने और C-पेप्टाइड का उत्पादन किया गया था, लेकिन डिवाइस की गैर-छिद्र झिल्ली ने संवहनीकरण को रोका है, जिससे हाइपोक्सिया के कारण सेल मौत हो गई है। अनुवर्ती PEC-Direct (VC-02) परीक्षण एक छिद्रपूर्ण झिल्ली का उपयोग करता है जो रक्त विकास पोत की अनुमति देता है लेकिन प्रतिरक्षा को रोकने के लिए आवश्यक है।

माइक्रोएनकैप्सुलेशन परीक्षणों का भी आयोजन किया गया है। कंपनी लिविंग सेल टेक्नोलॉजीज (अब डायट्रांज) ने न्यूजीलैंड और रूस में मानव रोगियों में नवजात पोर्सिन आइसलेट्स का परीक्षण किया है। कुछ रोगियों ने इंसुलिन की आवश्यकताओं को कम कर दिया और ग्लाइसेमिक स्थिरता में सुधार किया, हालांकि दीर्घकालिक अस्तित्व सीमित था। हाल ही में, डायबिटीज रिसर्च इंस्टीट्यूट (डीआरआई) के शोधकर्ताओं ने एक "बायोडिग्रेडेबल पाड़" विकसित किया है जो कि ऑमेंटम में प्रत्यारोपण किया जाता है और आइसलेट्स के साथ बीज लगाया जाता है। इस दृष्टिकोण को बायोहब कहा जाता है, वर्तमान में मानव नैदानिक परीक्षणों में है - यह एक अधिक देशी वातावरण में रखा जा सकता है और बड़े पैमाने पर कब्जा किए बिना भी जल्दी परिणाम का वादा किया गया है।

विशिष्ट परीक्षणों के बारे में अधिक जानकारी के लिए, ClinicalTrials.gov डेटाबेस और Diabetes अनुसंधान संस्थान फाउंडेशन ]] से प्रकाशन देखें।

प्रौद्योगिकी के साथ एकीकरण

एक विशुद्ध रूप से जैव-आरामदायिक अग्न्याशय और एक हाइब्रिड बंद लूप प्रणाली के बीच की रेखा धुंधला हो रही है। कुछ अगली पीढ़ी के उपकरण निरंतर ग्लूकोज सेंसर और वायरलेस ट्रांसमीटर को शामिल करते हैं। उदाहरण के लिए, डिवाइस के अंदर की इसलेट को एक बाहरी एल्गोरिथ्म द्वारा पूरक किया जा सकता है जो वास्तविक समय ग्लूकोज रीडिंग के आधार पर इंसुलिन डिलीवरी को समायोजित करता है, खासकर अगर सेलुलर घटक जवाब देने में धीमा है। इस तरह के एक "बायोनिक" अग्न्याशय जैविक इंसुलिन उत्पादन (ऊपर और कम सुरक्षा मार्जिन, अन्य हार्मोन का उत्पादन) के लाभों को जोड़ती है। शोधकर्ता स्मार्टफोन ऐप विकसित कर रहे हैं जो मरीजों और चिकित्सकों को डिवाइस फंक्शन, ऑक्सीजन स्तर और सबफिल करने की आवश्यकता के रखरखाव (जैसे रखरखाव) की अनुमति देते हैं।

एनकैप्सुलेटेड ग्राफ्ट्स की वायरलेस निगरानी

एक चुनौती यह है कि, एक बार प्रत्यारोपण किया गया है, कोशिकाओं की व्यवहार्यता सीधे नहीं देखी जा सकती है। कई समूह प्रत्यारोपण सेंसर विकसित कर रहे हैं जो ऑक्सीजन की खपत, इंसुलिन रिहाई या सेलुलर चयापचय को ग्राफ्ट हेल्थ के संकेतक के रूप में मापते हैं। एक वायरलेस इंटरफ़ेस तब इस डेटा को बाहरी रिसीवर में संचारित कर सकता है। यह प्रारंभिक हस्तक्षेप की अनुमति देगा - जैसे कि एक नया उपकरण प्रत्यारोपण या समायोजन दवा - रोगी के हाइपरग्लिसेमिया का अनुभव करने से पहले।

भविष्य निर्देशन और नवाचार

3D बायोप्रिंटिंग और ऊतक इंजीनियरिंग

3 डी बायोप्रिंटिंग का उपयोग करके, शोधकर्ता बीटा कोशिकाओं, एंडोथेलियल कोशिकाओं (रक्त पोत के गठन को बढ़ावा देने के लिए) युक्त एक पाड़ बना सकते हैं और अतिरिक्त सेलुलर मैट्रिक्स घटकों का समर्थन कर सकते हैं। लक्ष्य एक पूरी तरह से संवहनीकृत ऑर्गनोइड बनाना है जिसे प्रत्यारोपण किया जा सकता है। बायोप्रिंटिंग विभिन्न सेल प्रकारों की सटीक प्लेसमेंट और रक्त प्रवाह के लिए चैनलों के निर्माण की अनुमति देता है। हालांकि अभी भी प्रीक्लिकेशनल चरण में, यह तकनीक वर्तमान उपकरणों को प्लेग करने वाली प्रसार सीमाओं को दूर करने का वादा करती है।

Immune Evasion के लिए जीन संपादन

CRISPR-Cas9 जीन संपादन और encapsulation के संयोजन एक शक्तिशाली synergy प्रदान करता है। स्टेम कोशिकाओं को प्रमुख histocompatibility कॉम्प्लेक्स (MHC) कक्षा I और द्वितीय अणुओं को हटाने के लिए संपादित किया जा सकता है, और ऐसी संपादित कोशिकाओं को भी लंबे समय तक जीवित रह सकता है।

वैकल्पिक प्रत्यारोपण साइट

उपकुशल स्थान आकर्षक है क्योंकि यह न्यूनतम आक्रामक है, लेकिन यह खराब रूप से संवहनी है। इंट्रापेरिटोनियल स्पेस में बेहतर पोषक तत्व आपूर्ति है लेकिन सीमित ऑक्सीजन और फाइब्रोसिस की क्षमता है। एक आशाजनक विकल्प ओमेंटम है, एक अत्यधिक संवहनीकृत वसा ऊतक जिसे आसानी से लैप्रोस्कोपिक रूप से एक्सेस किया जा सकता है। ओमेंटल पाउच तकनीक का उपयोग करके नैदानिक परीक्षणों ने आइसलेट्स के उत्कृष्ट उत्थान को दिखाया है। एक अन्य साइट हड्डी मज्जा गुहा है, जहां प्रतिरक्षा पर्यावरण अधिक सहनशील है। शोधकर्ता गुर्दे कैप्सूल के तहत प्रत्यारोपण की खोज भी कर रहे हैं, यकृत में, या यहां तक कि अंतर्निहित जनरेटर के साथ एक उपकुशल डिवाइस में भी।

Glucagon-Secreting Cells

सभी आइसलेट सेल प्रकारों के विनाश से टाइप 1 मधुमेह परिणाम, न केवल बीटा कोशिकाएं। एक आदर्श उपकरण में ग्लुकागोन पैदा करने के लिए अल्फा कोशिकाएं भी शामिल होंगी, जिससे हाइपोग्लाइसीमिया को रोका जा सके। कुछ जैव-आर्टिफिशियल पेंस में अब आइलेट कोशिकाओं का मिश्रण शामिल है या विभिन्न सेल प्रकारों की सह-संस्कृति की अनुमति देने के लिए डिज़ाइन किया जा रहा है। संयुक्त अल्फा / बीटा सेल उपकरणों वाले जानवरों में प्रारंभिक अध्ययन बेहतर काउंटर-विनियमन और कम हाइपोग्लाइसीमिया दिखाते हैं।

आर्थिक और नियामक विचार

बाजार में एक जैव-आराम लाने के लिए न केवल वैज्ञानिक सफलता बल्कि नियामक एजेंसियों के माध्यम से अनुकूल अर्थशास्त्र और पथमार्ग की आवश्यकता होती है। विनिर्माण की लागत encapsulated कोशिकाओं, खासकर अगर pluripotent स्टेम सेल से ली गई, वर्तमान में बहुत अधिक है - प्रति रोगी हजारों डॉलर का अनुमानित दसवां हिस्सा है। स्केल-अप और स्वचालन लागत को कम करने की आवश्यकता होगी। एफडीए जैसे नियामक निकायों ने "डिवाइस-आधारित संयोजन उत्पादों" के लिए एक ढांचा बनाया है जो जीवित कोशिकाओं के साथ एक चिकित्सा उपकरण को जोड़ सकता है। एफडीए ने पहले से ही ViaCyte के PECDirect डिवाइस के लिए एक चरण 1/2 परीक्षण को मंजूरी दे दी है।

इन संयोजन उत्पादों पर एफडीए मार्गदर्शन के अवलोकन के लिए, FDA संयोजन उत्पाद पृष्ठ देखें।

निष्कर्ष

जैव-आर्मिक अग्न्याशय उपकरण एक वास्तविक प्रतिमान प्रकार 1 मधुमेह के उपचार में बदलाव का प्रतिनिधित्व करते हैं। जीवित कोशिकाओं की शारीरिक खुफिया का उपयोग करके और उन्हें इंजीनियर सामग्री के साथ प्रतिरक्षा प्रणाली से बचाने के द्वारा, इन उपकरणों में लाखों रोगियों के लिए स्थायी, इंसुलिन मुक्त अस्तित्व प्रदान करने की क्षमता है। पारंपरिक पूरे-ऑर्गन या आइसलेट प्रत्यारोपण पर फायदे - जिसमें इम्यूनोसप्रेशन का उन्मूलन, लगभग कोशिकाओं की असीमित आपूर्ति और न्यूनतम इनवेसिव प्रत्यारोपण शामिल है - इस दृष्टिकोण को अधिक स्केलेबल और सुलभ बनाती है। फिर भी महत्वपूर्ण चुनौतियों का अस्तित्व रहा है, विशेष रूप से ऑक्सीजन आपूर्ति, दीर्घकालिक सेल व्यवहार्यता, फाइब्रोसिस और सटीक ग्लूकोज नियंत्रण की आवश्यकता के बारे में।

वर्तमान नैदानिक परीक्षणों में महत्वपूर्ण डेटा उत्पन्न कर रहे हैं, और स्टेम सेल भेदभाव, जीन संपादन, जैव सामग्री और उपकरण इंजीनियरिंग में नवाचार प्रगति को तेज कर रहे हैं। सार्वजनिक और निजी क्षेत्रों दोनों से निरंतर निवेश के साथ, अगले दशक के भीतर नैदानिक रूप से अनुमोदित जैव-आरामदायक अग्न्याशय उपलब्ध हो सकता है। वैश्विक मधुमेह समुदाय के लिए, यह सिर्फ एक वृद्धिशील सुधार का प्रतिनिधित्व नहीं करेगा बल्कि एक परिवर्तनीय लीप - एक ऐसी दुनिया जहां दैनिक इंसुलिन इंजेक्शन को एक एकल प्रत्यारोपण द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है जो चुपचाप और लगातार चयापचय स्वास्थ्य को बहाल करता है।

नवीनतम विकास पर अद्यतन रहने के लिए, JDRF (Juvenile Diabetology Research Foundation) वेबसाइट कृत्रिम अग्न्याशय अनुसंधान का व्यापक अवलोकन प्रदान करता है, जिसमें यांत्रिक और जैव-आर्टिफिशियल प्लेटफॉर्म शामिल हैं।