科学者たちは3Dプリントとスマートバイオマテリアルを使用して、1型糖尿病患者のためのインスリン産生インプラントを開発している。

出典: cnBeta

ライス大学のバイオエンジニアは、3D プリントとスマート生体材料を使用して、1 型糖尿病患者のためのインスリン産生インプラントを開発しています。この3年間のプロジェクトは、オミッド・ベイセとジョーダン・ミラーの研究室の共同研究であり、糖尿病研究の大手世界的資金提供機関であるJDRFによって資金提供されています。ベイセ氏とミラー氏は、ヒト幹細胞から作られたインスリン分泌ベータ細胞を使用して、特定の時間に適切な量のインスリンを分泌することで血糖値を感知し、調節するインプラントを作成する予定だ。

バイオエンジニアリング助教授のベイセ氏は、移植された細胞療法を免疫系から保護する生体材料の開発に10年以上を費やしてきた。バイオエンジニアリング学部の准教授であるミラー氏は、血管（または血管網）を持つ組織を 3D プリントする技術の研究に 15 年以上を費やしてきました。

「正常な膵臓の機能を本当に再現したいのであれば、血管が必要です。それが、JDRF とのこの助成金の目的です」と Veiseh 氏は言います。「膵臓には当然、たくさんの血管があり、膵臓内の細胞は特別な方法で組織化されています。Jordan 氏と私は、自然界に存在するのと同じ方向に印刷したいと考えました。」

1 型糖尿病は、血糖値を制御するホルモンであるインスリンの膵臓による生成が停止する自己免疫疾患です。約 160 万人のアメリカ人が 1 型糖尿病を患っており、毎日 100 件を超える症例が診断されています。 1 型糖尿病はインスリン注射でコントロールできます。しかし、インスリン摂取と食事、運動、その他の活動とのバランスを取るのは難しい場合があります。研究によれば、米国では 1 型糖尿病患者のうち目標血糖値を一貫して達成しているのは 3 分の 1 未満であると推定されています。

ヴェイセ氏とミラー氏の目標は、彼らのインプラントが糖尿病マウスの血糖値を少なくとも6か月間適切に調節できることを実証することです。これを実現するために、彼らは改変したベータ細胞に血糖値の急激な変化に対応する能力を与える必要があった。

「ベータ細胞が血糖値の変化を感知し、素早く反応できるよう、移植細胞を血流に近づける必要がある」とミラー氏は言う。理想的には、インスリン産生細胞は血管から100マイクロメートル以内の距離にあるべきだとミラー氏は言う。「私たちは、高度な3Dバイオプリンティング技術と宿主を介した血管リモデリングを組み合わせて、各インプラントが宿主と一体化する機会を与えています」とミラー氏は語った。

インスリン産生細胞は、テキサス癌予防研究所の研究員でもあるベイセ氏が開発したハイドロゲル製剤によって保護される。このハイドロゲル素材は、ビーズサイズの球体に細胞療法のアプローチを封じ込めるのに効果的であることが実証されており、その孔は免疫系による攻撃から内部の細胞を保護するのに十分な小ささでありながら、栄養素や生命維持に必要なインスリンが通過できるほどの大きさである。

「血管はそこに入り込むことができます」とベイセ氏は言う。「同時に、私たちはコーティングと小さな分子を使って、体がゲルを拒絶するのを防ぎます。」したがって、体と非常に調和するはずです。 ”

インプラントが高血糖値または低血糖値に反応するのが遅すぎると、その遅れによってインスリン濃度が危険なレベルまで上昇と下降を繰り返すジェットコースターのような状態が生じる可能性があります。

「この遅延に対処することは、この分野における大きな問題です」とVeiseh氏は語った。「マウス、そして最終的には人間に、食事に似たブドウ糖の摂取をさせた場合、その情報が細胞に届くまでにどのくらいの時間がかかり、インスリンはどのくらいの速さで排出されるのでしょうか？」彼とミラーは、インプラントに血管を組み込むことで、ベータ細胞組織が膵臓の自然な動きにもっと近い動きをするようにしたいと考えている。

科学者たちは3Dプリントとスマートバイオマテリアルを使用して、1型糖尿病患者のためのインスリン産生インプラントを開発している。

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