微凝胶免疫接受法可提高胰岛移植成功率

胰岛移植可以恢复胰岛素分泌来治疗1型糖尿病，但平均只能持续3年。

通过借鉴基于最近获得诺贝尔奖的发现的突破性癌症治疗策略，佐治亚理工学院和密苏里大学的研究人员开发了一种新的微凝胶药物输送方法，可以延长胰腺的有效性胰岛移植——从几年到受者的整个生命周期。

佐治亚理工学院Andrés García教授和密苏里大学Haval Shirwan教授的实验室通过多学科团队使用动物模型合作，开发了一种新的生物材料微凝胶，可以提供更安全、更小、更经济的免疫抑制蛋白剂量，从而更好地长期接受体内胰岛移植。

这项研究发表在2020年8月28日的杂志上科学的进步．这项研究由García实验室的博士后Maria Coronel领导，她是Parker H. Petit主席和Petit生物工程和生物科学研究所的执行董事。García也是乔治W.伍德拉夫机械工程学院的董事教授。

2018年，诺贝尔医学奖颁发给了发现癌细胞如何发送分子信号来抑制免疫反应，从而隐藏和保护这些癌细胞不受身体伤害的人免疫系统．研究人员很快就开发出开创性的治疗方法，向免疫系统(如T细胞)发出信号并“启动”，这样入侵的癌症就能再次被识别出来，使患者自身的免疫系统更有效地清除癌细胞癌症细胞．

“我们正在做的工作是从这一发现中吸取教训，使用与癌症治疗相反的免疫疗法来控制和‘关闭’免疫反应移植科罗内尔说。“当你接受移植手术时，比如胰岛移植或器官移植，即使它是匹配的，你也会对移植物产生免疫反应，你的免疫系统会识别出它是非自体的，并试图排斥和攻击移植物的部位。”

在胰岛移植手术后，传统的术后治疗使用免疫抑制全身药物，影响整个身体，可能是有毒的，产生许多不受欢迎的副作用，其严重程度往往限制了胰岛和其他器官移植的候选数量。

科罗内尔说:“我们的方法的独特之处在于，我们大大减少了所需的剂量，这将大大减少或消除目前由全身药物治疗引起的副作用。”

研究小组开发了一种新的“免疫接受”方法，在移植时将一种工程生物材料(在这种情况下是一种微凝胶)植入胰岛。这种微凝胶类似于一簇微型鱼卵，将一种蛋白质(SA-PD-L1)传递到特定的移植区域，成功地向免疫系统发出信号，抑制免疫反应，保护移植的胰岛移植物不被排斥。这种局部传递的分子信号使用SA-PD-L1，被设计成无声地抑制任何免疫反应，并且在没有额外的全身免疫抑制药物干预的情况下有效长达100天。

密苏里大学医学院儿童健康、分子微生物学和免疫学教授Shirwan说:“我们希望通过模拟肿瘤细胞利用PD-L1分子逃避免疫系统的方式，来预防异体胰岛移植排斥反应，但不依赖基因治疗。”

为了实现这一目标，Shirwan与密苏里大学医学院的儿童健康教授Esma Yolcu合作。这两个人之前都在路易斯维尔大学工作，在那里他们产生了SA-PD-L1，这是一种新型分子，可以在胰岛移植物表面或微凝胶上显示，以便输送到移植物部位。

Shirwan说:“呈现SA-PD-L1的微凝胶代表了一项重要的技术发展，不仅对治疗1型糖尿病有潜力，而且对其他自身免疫性疾病和各种移植类型也有潜力。”

除了设计这种特定的生物材料微凝胶外，该团队还测试了它的寿命耐久性和剂量释放可能性。他们还研究了它对两种疾病的长期影响贪污和免疫反应以及受体的功能——评估其长期生物相容性潜力。

García说:“在过去20年里，糖尿病领域的主要目标之一是让移植物的免疫接受，避免使用有毒药物来诱导免疫抑制，这会影响整个身体。”

“一般来说，器官移植在治疗各种慢性疾病方面非常成功。这些是非常令人兴奋的结果，证明了这种工程生物材料和程序可能提供一种适用于其他移植环境的平台技术，并可能扩大能够安全接受移植的候选者的范围。”