Transplantacija otočnih celic se je pojavila kot močna poskusna terapija za posameznike s sladkorno boleznijo tipa 1, ki so hudo hipoglikemično nevedni ali labilno uravnavajo glukozo v krvi kljub intenzivnemu upravljanju z insulinom. Postopek vključuje izoliranje inzularnih otočnih celic – strdkov beta, alfa, delta in drugih endokrinih celic – iz umrle donorske trebušne slinavke in njihovo vlivanje v jetra prejemnika prek portalne vene. Ko te celice vstavijo, lahko zaznajo raven glukoze v krvi in izločajo insulin, kar pomaga obnoviti določeno stopnjo fiziološke glikemične regulacije. Transplantacija otočkov še ne velja za standardno zdravljenje, ampak ponuja edinstveno priložnost za zmanjšanje ali celo odpravo eksogene odvisnosti od insulina pri skrbno izbranih bolnikih.

Razumevanje transplantacije otočnih celic

Osnovna utemeljitev za presaditev otočkov je izguba celic beta trebušne slinavke, ki je značilna za sladkorno bolezen tipa 1. Pri tej avtoimunski bolezni imunski sistem telesa napade in uniči celice, ki proizvajajo insulin, kar vodi do absolutnega pomanjkanja endogenega insulina. Konvencionalno zdravljenje temelji na več dnevnih injekcijah insulina ali neprekinjeni subkutani infuziji insulina za uravnavanje glukoze v krvi, vendar ta pristop ne more popolnoma ponoviti minute v minuto regulacije, ki jo doseže delujoča trebušna slinavka. Presajanje otoka je namenjeno nadomestitvi manjkajočih celic beta z zdravimi donorji celic, s čimer se ponovno vzpostavi sposobnost za proizvodnjo insulina v odziv na presnovne potrebe.

Transplantacija se začne z nabavo trebušne slinavke darovalca, običajno od umrlega darovalca organov. Pankreas se prenese v izolacijski objekt, kjer se opravi encimska prebava in čiščenje, da se ločijo celice otočkov od okoliškega eksokrinega tkiva. Ta izolacijski korak je kritičen – donos in kakovost otočkov neposredno vplivata na uspeh presaditve. Po prečiščevanju se oceni, ali je otočje pripravljeno za preživetje, čistost in sterilnost, preden se infundira v prejemnikova jetra. Jetra so izbrana kot mesto implantacije, ker zagotavljajo bogato oskrbo s krvjo, ki zagotavlja presajene celice s kisikom in hranili, potrebnimi za preživetje, in ker portalna vena omogoča neposreden dostop do infuzije preko minimalno invacijskega radiologičnega ali kirurškega postopka.

Bolniki običajno prejmejo eno ali več donorskih otočkov v teku zdravljenja, pogosto vodeni z Edmontonskim protokolom – mejnik pristop, ki je bil razvit v začetku 2000-ih, ki združuje imunosupresivni režim brez steroidov z zaporednimi infuzijami otočkov. Protokol je pokazal, da bi presaditev otočkov lahko dosegli neodvisnost inzulina pri večini prejemnikov na eno leto, drastično izboljšanje kakovosti življenja. Od takrat imajo izpopolnjevanja v izolacijskih tehnikah, imunosupresijo in izbor bolnikov še bolj izboljšane rezultate.

Stopnje uspešnosti in klinični izidi

Uspešnost presaditve otočkov je opredeljena na več načinov: popolna neodvisnost od insulina (odvajanje vseh eksogenih insulinov), znatno zmanjšanje potreb po insulinu (pogosto > 50 % zmanjšanje od izhodišča) in izboljšanje glikemične stabilnosti z odpravo hudih hipoglikemičnih dogodkov. Najjasnejši cilj – neodvisnost od insulina – ostaja primarni cilj v večini kliničnih preskušanj, čeprav dolgotrajna obstojnost še naprej izpodbija področje.

Po podatkih iz registra za presajene rastline iz otoka (CITR), ki sledi izidov iz centrov po vsem svetu, približno 50–60 % prejemnikov presadkov doseže neodvisnost od insulina eno leto po presaditvi. Vendar pa se ta stopnja v treh letih zmanjša na približno 30–40 % in v petih letih pade na 20–30 %. Nedavna analiza 15 let objavljenih podatkov CITR iz Diabetes Care[]] je ugotovila, da je v zadnjem obdobju (2010–2019) stopnja neodvisnosti od insulina v nekaterih centrih dosegla skoraj 65 %, kar kaže na izboljšanje izbire darovalca, izolacijo in in indukcijsko imunosupresijo. Kljub temu pa postopna izguba funkcije presadka v daljšem časovnem obdobju ostaja velika ovira, ki jo ženejo imunoodločanje, ponavljajoča avtoimunost in presnovni stres na presajenih celicah.

Neodvisnost od insulina in C-peptidnost

Bolj univerzalno merilo delovanja presadka je C-peptidna pozitivnost, ki kaže, da presajene celice beta izločajo endogeni insulin. Po uspešni presaditvi praktično vsi prejemniki dosežejo merljive ravni C-peptida. Tudi ko se izgubi neodvisnost inzulina, mnogi bolniki ohranijo nekaj endogenega izločanja insulina več let, kar lahko izboljša nadzor nad glikemičnim delovanjem in zmanjša tveganje za hudo hipoglikemijo. Študije kažejo, da je stopnja hudih hipoglikemičnih dogodkov – opredeljenih kot epizode, ki zahtevajo pomoč – pade za več kot 90 % prejemnikov presaditve otočkov, ne glede na njihov status neodvisnosti od insulina. To dramatično zmanjšanje hipoglikemije je morda najbolj prepričljiva klinična korist postopka.

Dolgotrajno preživetje presadka

Dolgoročni podatki kažejo, da se presaditvene otočne celice soočajo s stalnim bojem proti imunsko posredovani poškodbi. Potreba po kronični imunosupresiji uvaja lastno vrsto tveganj, vključno z okužbami, nefrotoksičnostjo in malignimi obolenji. V analizi CITR so pri prejemnikih, ki so jo prvotno dosegli, mediano trajanje neodvisnosti insulina znašali približno 24 mesecev. Vendar pa so pri optimizirani imunosupresiji (npr. pri indukcijskih učinkovinah, ki so izčrpale T celice, kot je timoglobulin, skupaj z zaviralci kalcinevrina in mofetilmikofenolata) nekateri centri poročali, da je neodvisnost insulina v podskupini bolnikov še vedno trajala. Poleg tega so se izkazali protokoli, ki vključujejo večkratne infuzije (do tri ali štiri), da povečajo skupno maso otoka, ki je povezana z daljšim preživetjem presadka.

Izzivi pri transplantaciji otočnih celic

Kljub izjemnemu napredku, več kritičnih izzivov omejiti široko sprejetje presaditve otočkov. Predvsem je pomanjkanje darovalca pankreata. V Združenih državah Amerike, manj kot 7000 darovalcev trebušne slinavke so na voljo vsako leto, medtem ko milijone ljudi živi s sladkorno boleznijo tipa 1. Le majhen del teh darovalcev pankreata daje dovolj otočkov za presaditev, in izločevanje izolacije uspeh je močno odvisen od značilnosti darovalca, kot so starost, indeks telesne mase, in čas hladne ishemije.

Drugič, takojšnje po-infuzijsko okolje je sovražno do presajenih otočkov. Infuzija portalne vene sproži takojšnjo prek krvi posredovano vnetno reakcijo (IBMIR), ki lahko uniči do 50% presajenih celic v nekaj urah. Heparin in drugi antikoagulanti se uporabljajo za ublažitev IBMIR, vendar izguba ostaja precejšnja. Poleg tega jetrno presnovno okolje, vključno z visokimi koncentracijami imunosupresivnih zdravil in lokalno proizvedenih citokinov, prispeva k stalnemu stresu in smrti beta celic.

Tretjič, kronična imunosupresija je dvocevni meč. Čeprav preprečuje akutno zavrnitev alogenskega presadka, povečuje tudi občutljivost za okužbe (npr. citomegalovirus, BK poliomavirus), povzroča nefrotoksičnost, ki lahko pospeši ledvični upad pri bolnikih, ki so že izpostavljeni tveganju, in povečuje tveganje za določene vrste raka v življenju. Kalkul tveganja in koristi trenutno omejuje presaditev otočkov pri bolnikih z življenjsko nevarnim hipoglikemičnim nezavedanjem ali ekstremno glikemično labilnostjo – tistih, ki imajo več koristi od tega, da izgubijo iz postopka.

Merila za izbiro bolnika

Za povečanje uspešnosti in zmanjšanje tveganja se uporabljajo stroga merila za izbor. Idealni kandidati so odrasli, stari od 18 do 65 let, s sladkorno boleznijo tipa 1, ki traja dolgo (običajno > 5 let), dokumentirano hudo hipoglikemijo ali glikemično nestabilnostjo, nepoškodovano ledvično funkcijo (ali stabilnim statusom po presaditvi ledvic) in odsotnostjo pomembnih sočasnih bolezni. Bolniki z anamnezo neskladnosti, aktivne okužbe ali kontraindikacije za imunosupresijo so izključeni. Psihosocialna ocena je prav tako ključnega pomena, saj je vseživljenjska zavezanost imunosupresiji in rednemu spremljanju zahteva močne sisteme podpore bolnikom.

Dejavniki, ki vplivajo na uspešnost presaditve

Uspešnost presaditve otočnih celic je večfaktorska, vključuje pa spremenljivke, povezane z darovalci, prejemniki in postopki. Razumevanje teh dejavnikov pomaga pri usmerjanju izboljšav v praksi.

Kakovost darovalca Pankreas

Starost darovalcev, indeks telesne mase in vzrok smrti močno vplivajo na donos in sposobnost preživetja otočkov. Mlajši darovalci (20–50 let) z višjim indeksom telesne mase (ITM >25 kg/m2) običajno zagotavljajo večje, bolj robustne mase otočkov. Čas hladne ishemije (čas od darovanega organa do izolacije otočkov) mora biti pod 8–10 ur, da se zmanjša poškodba celic. Donor hiperglikemija, podaljšana hospitalizacija in zastoj srca so povezani z slabšimi rezultati. Razvoj tehnik čiščenja z uporabo gradient centrifugiranja je izboljšala čistost otočkov, vendar končni izdelek še vedno vsebuje spremenljive količine eksokrinskega tkiva in drugih vrst celic, ki lahko sprožijo vnetne odzive.

Imunski profil prejemnika

Izhodiščna avtoimunska aktivnost pri prejemniku – specifično – ravni avtoprotiteles (GAD65, IA-2, ZnT8) in avtoreaktivnih T celic – korelirajo s tveganjem ponavljajoče avtoimunosti in zgodnjega upada presadka. Predtransplant desenzibilizacijski protokoli, vključno s plazmaferezo in izčrpavanjem celic B z rituksimabom, so bili uporabljeni za zmanjšanje alosenzibilnosti pri močno imuniziranih kandidatih. Poleg tega se lahko med darovalcem in prejemnikom ujemajo antigeni človeških levkocitov (HLA), ki pa so manj kritični kot pri presaditvi celotnega organa, kar lahko dolgoročno izboljša z zmanjšanjem aloreaktivnega odziva celic T.

Imunosupresivni režimi

Ključna novost Edmontonovega protokola je bila uporaba sheme brez steroidov, ki je sestavljena iz daclizumaba (antagonista receptorjev IL-2), sirolimusa in takrolimusa z majhnim odmerkom. Izogibanje steroidom je kritično, ker glukokortikoidi ovirajo preživetje otočkov in spodbujajo odpornost proti insulinu. Trenutna praksa pogosto uporablja T-celične agense (timoglobulin) za indukcijo, v kombinaciji z vzdrževalnim zdravljenjem s takrolimusom in mofetilmikofenolatom. Novejše strategije vključujejo blokado osti, da bi zmanjšali izpostavljenost zaviralnemu kalcinevrinu in rezervno delovanje ledvic. Vsak režim ima svoj profil tveganja, iskanje optimalnega ravnovesja med imunosupresijo in zaščito pred otočki pa se nadaljuje.

Število transplantatov

Ker ena sama trebušna slinavka pogosto ne daje zadostnih otočkov za uspešno presaditev (tipična zahteva je 10.000–12,000 ekvivalentov otočkov na kilogram telesne mase prejemnika), večina prejemnikov prejme otočne celice od več darovalcev v teku enega do treh infuzij. Podatki iz CITR kažejo, da imajo prejemniki treh ali več infuzij višjo stopnjo neodvisnosti insulina in daljše preživetje presadka. Vendar pa so večkratne infuzije bolnika izpostavile tudi dodatnim dogodkom IBMIR in povečajo skupno tveganje zapletov, povezanih z imunosupresijo. Nedavni napredek v osamitvi otočja od posameznih darovalcev z optimizirano konzerviranjem perfluoroogljika in oksigenacijo so izboljšali donos, kar povečuje možnost doseganja ciljne otočne mase enega darovalca v prihodnosti.

Prejemniško presnovno okolje

Potransplantacijska glikemična kontrola je sama napovedovalka preživetja presadka. Zvišane ravni glukoze v krvi imajo glukotoksične učinke na presaditve celic beta, pospešujejo apoptozo. Ohranjanje skoraj normalnega glikemičnega nadzora s skrbnim upravljanjem insulina v zgodnjem obdobju po presaditvi lahko pomaga zaščititi krhek otoček. Prav tako odpornost na insulin – bodisi zaradi debelosti, imunosupresije ali sočasnih zdravil – povečuje sekretorno potrebo po presaditvah celic in lahko vodi do zgodnejše odpovedi presadka. Nekateri centri rutinsko uporabljajo senzibilizatorje insulina, kot je metformin, da bi zmanjšali to breme.

Prihodnje perspektive in nastajajoče tehnologije

Omejitve sedanje presaditve otočkov so spodbudile intenzivne raziskave alternativnih virov celic za proizvodnjo insulina in strategije za preprečevanje kronične imunosupresije. V predkliničnih in zgodnjih kliničnih okoljih se raziskuje več obetavnih možnosti.

Stemske celice – otočne celice

Pluripotentne matične celice (tako embrionalne kot inducirane pluripotentne matične celice) se lahko diferencirajo v inzulinu podobne celice z uporabo protokolov, ki rekapitirajo razvoj trebušne slinavke. Podjetja, kot sta Vertex Pharmaceuticals in ViaCyte (zdaj del Vertexa), so začela klinična preskušanja z matičnimi celicami, pridobljenimi iz matičnih celic, ki so bile vgnezdene v napravo za makroinkapsulacijo, namenjeno zaščiti celic pred imunskim napadom, hkrati pa so omogočale izmenjavo hranil in insulina. Zgodnji rezultati študije iz 1. faze, objavljene v Cell Stem Cell ]] je pokazalo, da so imeli bolniki, ki so prejemali te naprave, merljive ravni C-peptidov in izboljšave v glikemičnem časovnem območju. Ker so celice nastale iz obnovljivih virov, je bilo mogoče premagati omejitev ponudbe pankreata darovalca.

Inkapsulacija in imunozaščita

Mikroinkapsulacija – prevleka posameznih otočkov ali otočkov s polprepustno biokompatibilno membrano – ponuja alternativo sistemski imunosupresiji. V poskusih na ljudeh so testirali alginatne mikrokapsule, pri čemer so bili nekateri dokazi o preživetju presadka in proizvodnji insulina do več let neskladni zaradi fibrotične prekomerne rasti kapsul. Tehnologije inkapsulacije naslednje generacije vključujejo kemične spremembe za zmanjšanje odziva tujega telesa, kot so triazolov modificirani alginat in površinsko združene imunomodulatorne molekule. Če bi bila enkapsulacija izpopolnjena, bi lahko omogočila presaditev otočja brez imunosupresije, kar bi dramatično povečalo upravičeno populacijo bolnikov.

Ksenotransplantacija

Otočki prašičev so dobro raziskana alternativa človeškim otočkom zaradi anatomske in fiziološke podobnosti prašičjih in človeških inzulinov ter razpoložljivosti živali, ki donorijo brez patogenov. Genetsko inženirski prašiči, ki izražajo človeške beljakovine, ki uravnavajo komplement, (npr. CD46, CD55) in pod ekspresivnimi alfa-galskimi epitopami, znatno zmanjšajo hiperakutno zavrnitev. Klinični poskusi pri presajenih otočkih novorojenih prašičev, ki so bili presajeni na bolnike, so pokazali sposobnost za dosego neodvisnosti od insulina, čeprav je potrebna močna imunosupresija. Tveganje za prenos endogenih retrovirusov prašičev ostaja skrb, vendar se za varnost uporabljajo izboljšana orodja za presejanje in urejanje genov.

Gene urejanje in imunska evazija

Tehnologija CRISPR-Cas9 se uporablja za ustvarjanje človeških otočkov, ki so “univerzalni” – ki so bili prerezani v velike molekule kompleksa (MHC) razreda I, in so bili izdelani za izražanje imunomodulatornih beljakovin, kot sta PD-L1 ali HLA-E. Ti hipoimunogeni otočki se izogibajo prepoznavi tako efektorskih T celic kot naravnih ubijalskih celic, kar bi lahko omogočilo dolgotrajno preživetje presadka brez imunosupresije. Predklinične študije na humaniziranih miših so pokazale obetavne rezultate, v naslednjih nekaj letih pa se pričakuje tudi prenos v poskuse na človeka.

Alternativna mesta implantacije

Medtem ko jetra ostajajo standardno mesto, raziskave nadaljuje na alternativnih mestih, ki lahko ponudijo ugodnejše mikrookolje za preživetje otočkov. Omentalni mošnjiček (kratka peritonealna tkiva) se preiskuje zaradi bogate oskrbe s krvjo in dostopnosti za minimalno invazivno presaditev. Podkožni prostor, čeprav sprva neomogočen zaradi slabe vaskularizacije, se lahko naredi otočje prijazno s predvaskularizacijo z vsadki odrov ali rastnimi dejavniki. Intramuskularna in znotraj kostnega mozga so prav tako pokazala zgodnje obljube v živalskih modelih. Vsaka stran ponuja posebne prednosti in izzive v zvezi z vcepanjem, delovanjem in spremljanjem otočkov.

Sklep

Transplantacija otočnih celic ostaja izjemno, vendar nepopolno zdravljenje za izbrane bolnike s sladkorno boleznijo tipa 1. Trenutne stopnje uspeha – približno 50–60 %, ki so dosegli neodvisnost inzulina v enem letu, s postopnim upadanjem po tem – odražajo potencial tega zdravljenja in trajne ovire oskrbe z otočki, takojšnjo izgubo po presaditvi, imunsko zavrnitev in toksičnost imunosupresije. Kljub temu pa lahko za posameznike, ki jih pesti huda hipoglikemična neodzivnost ali krhka sladkorna bolezen, koristijo tako, da se spremeni življenje, kar močno izboljša glikemična stabilnost in kakovost življenja. Področje je pripravljeno za transformacijo kot iz stebla, enkapsulacije, ksenotransplantacije in strategij za gensko regulacijo, ki se iz laboratorija premaknejo v klinično realnost. Medtem ko univerzalno zdravilo za sladkorno bolezen tipa 1 ostaja na obzorju, presaditev otočkov – še zlasti v razvijajočih se oblikah – še naprej ponuja konkretno upanje tistim, ki jo najbolj potrebujejo.

Sklicevanje in nadaljnje branje