ایمپلنت لوزالمعده مصنوعی: انقلابی در درمان دیابت

همکاری بین‌المللی برای نوآوری

این پژوهش پیشگامانه تحت هدایت شدی فراح، استادیار دانشکده مهندسی شیمی تکنیکون، و با همکاری محققانی از مؤسسه فناوری ماساچوست، دانشگاه هاروارد، دانشگاه جانز هاپکینز و دانشگاه ماساچوست انجام شده است. نتیجه این همکاری، توسعه یک سیستم سلولی است که تولید و رسانش انسولین را به صورت مستقل انجام می‌دهد و امید تازه‌ای برای میلیون‌ها بیمار دیابتی در سراسر جهان به ارمغان می‌آورد.

عملکرد ایمپلنت به عنوان داروی زنده

نتایج این تحقیق در ژورنال Science Translational Medicine منتشر شده و نشان می‌دهد که این ایمپلنت می‌تواند جایگزین موثری برای تزریق روزانه انسولین یا استفاده از پمپ‌های انسولین باشد. ویژگی منحصر به فرد این سیستم، قابلیت آن به عنوان یک داروی زنده است؛ به این معنا که می‌تواند رشد کند، سیگنال‌های شیمیایی بدن را حس کند و مانند یک سیستم زیستی طبیعی واکنش نشان دهد. این قابلیت، ایمپلنت را از دستگاه‌های مکانیکی رایج کنترل دیابت متمایز می‌سازد.

ایمپلنت جدید، مجموعه‌ای بسیار کوچک از سلول‌های زنده تولیدکننده انسولین را در خود جای داده است. این سلول‌ها درون یک سپر کریستالی محافظ قرار گرفته‌اند. سیستم به صورت لحظه‌ای سطح گلوکز خون را پایش کرده و مقدار مناسب انسولین را به صورت خودکار وارد جریان خون می‌کند. این رفتار، عملکرد سلول‌های سالم لوزالمعده را تقلید کرده و به تنظیم پیوسته و پایدار قند خون کمک شایانی خواهد کرد.

عملکرد این دستگاه کاملاً خودکار بوده و به هیچ سامانه کنترلی بیرونی وابسته نیست. سلول‌های موجود در ایمپلنت هم نقش حسگر را بر عهده دارند و هم به عنوان کارخانه تولید انسولین عمل می‌کنند. این ترکیب، یک حلقه بسته زیستی برای کنترل دیابت ایجاد می‌کند که سال‌ها هدف اصلی پژوهشگران این حوزه بوده است.

غلبه بر چالش واکنش خودایمنی

یکی از چالش‌های اصلی در تلاش‌های پیشین برای ساخت لوزالمعده مصنوعی زیستی، واکنش خودایمنی بدن بود. سیستم ایمنی معمولاً سلول‌های پیوندی را بیگانه تشخیص داده و آنها را در مدت کوتاهی از بین می‌برد. این روند، بیشتر تلاش‌ها را برای ساخت لوزالمعده مصنوعی زیستی ناکام گذاشته و دوام ایمپلنت‌ها را به چند هفته محدود کرده بود.

تیم پژوهشی فراح این مشکل حیاتی را با طراحی یک سپر کریستالی مهندسی‌شده برطرف کرده است. این سپر از بلورهای درمانی تشکیل شده که سلول‌های فعال را در خود جای داده و همزمان آنها را از دید سامانه ایمنی بدن پنهان نگه می‌دارد. ساختار شبکه‌ای بلورها، امکان عبور مواد مغذی و اکسیژن حیاتی را برای سلول‌ها فراهم می‌کند و در عین حال، دسترسی سلول‌های ایمنی به محتوای زیستی ایمپلنت را به شدت محدود می‌سازد.