مستقبل تنمية البانكرياس الأحيائية

الوعد بانكرياس حيوي

ويمثل البنكرياس البيولوجي نهجاً تحولياً في إدارة السكري - وهو جهاز يجمع بين خلايا إنتاج الأنسولين الحية والمواد الهندسية لتخفيف آثار الأوبئة الطبيعية، وخلافاً للضخات غير المتجانسة التقليدية أو نظم الغلق التي تعتمد على أجهزة الاستشعار والمضخات الخارجية، فإن الهدف من إنتاج البنكرياس الحيوي هو تنظيم الغدد الصماء الفيزيائي الذي يمكن أن يكون علاجاً عملياً

The Current Landscape of Bioartificial Pancreas Research

وقد تطور مفهوم فطائر التكتلات الأحيائية على مدى عدة عقود، بينما تركزت الجهود المبكرة على زراعة أفران التكتل من الاختناقات المتبرعة، وهو إجراء يعرف باسم بروتوكول إدمونتون، وبينما أثبت هذا النهج أن خلايا الاختراق المزروعة يمكن أن تعيد إلى النسيج البرمجي، فقد احتاج إلى تضخم ممتد مدى الحياة وعانى من محدودية توافر المانحين، بدأ الباحثون في تطوير أجهزة الاختراق.

أما المرشحون الرئيسيون في مجال التنمية السريرية، فيشملون منتجات الفيكيت (الفيرتيكس) التي يُعدّها برنامج بيتا أو (FLT:0)(2) التي يمكن أن تُنتج عن ذلك، ومنظومات متعددة الكفاءات مقرها في الميكروينات من شركات مثل شركة سيرنوفا وشركة ديامجيند الطبية، غير أن هذه الأجهزة قد أظهرت أدلة دائمة على وجود حلول دائمة.

التحديات الأساسية في تنمية البانكرياس الأحيائية

Immune Rejection and Encapsulation Design

والعقبة الرئيسية التي تعترض أي علاج خلايا مزروعة هي الاستجابة من مناعة المضيف، وحتى مع الطلاء، يمكن للجسم أن يحرك رد فعل جسم أجنبي، مما يؤدي إلى تلف حول الجهاز، وهذه الكبسولات من النسيج المغذية وتعدد الأوكسجين، وهي في نهاية المطاف خلايا تضيء جوعاً، وتظهر الدراسات الأخيرة أن الاستجابة المسببة للالتهاب لا تقتصر على تصميمات النسيجية المكيفية.

المصدر والوظيفة

ويجب أن تكون الخلايا المنتجة للمصابين بالمرض قوية ومستجيبة لتقلبات الجلوكوز، ولا تزال الأنوار البشرية ذات المستوى الذهبي، ولكن ندرة هذه الخلايا وقابليتها للتقلبات، وقد ظهرت خلايا البيتا الاختراق الاصطناعيتين كبديل واعد، وباستخدام بروتوكولات التفريق الموجهة، يمكن للعلماء الآن أن يولدوا خلايا من البلازما البلاستيكية البلاستيكية من البشر.

إمدادات الأوكسجين والمغذيات

(أ) يمكن أن يهبط التوتر في الأوكسجين إلى مستويات تؤدي إلى حدوث نقص في النسيج أو إلى حدوث تسرب في الأكسجين، وهو ما يُعتبر حاداً في غرف التعبئة الكلية حيث تكون كثافة الخلايا عالية وتُستخدم فيه مسافات كبيرة؛ ويجري العمل على وضع عدة استراتيجيات: (1) التعميم الأولي لموقع الزرع المولد لخلق شبكة من الأوكسجين الثري؛ (2)

طول المدة والسلامة

يمكن أن يظل تشغيله لسنوات دون الحاجة إلى استبداله، مما يفرض شروطا صارمة على المواد والخلايا المغلقة، ويجب أن يقاوم الباحثون المزودون بالكمبيوتر المغناطيسي، وأن يحافظوا على سلامة التشغيل الميكانيكي، وأن يسمحوا بالنقل الثنائي الاتجاه للغاز، والفولط، والمغذيات.

الحلول الناشئة على الأفق

Advanced Biomaterials and Nanotechnology

ومن المحتمل أن يكون الجيل القادم من مواد التعبئة مركبا يجمع بين وظائف متعددة، مثلا، يمكن للمسدسات النانوية أن توفر الدعم الهيكلي مع الحفاظ على السمية العالية، كما أن البيوتادايين المضغوطين المزودين بأجهزة متعددة الجزيئات، يروجون لربط الخلايا والبقاء، وتقوم بعض المجموعات بتطوير محركات هيدروجينات ذات حجم مركب مختلط، تستخدم عوامل إجهادية في الاستجابة لها.

ستيم سيل - ديريفد بيتا خلايا مع تحسين درجة النضج

من أكثر مجالات البحث نشاطاً تحسين النضج الوظيفي لخلايا البيتا الجذعية التي تُدرّب خلايا المضغوطة، وقد أدمجت البروتوكولات الأخيرة في زراعة مشتركة مع خلايا إنتظامية من النسيج الأوّلي أو إدراج بروتينات من خارج الخلايا لتقليل النسيج من النسيج الخالي من الإسمنت، بالإضافة إلى أن الخلايا المُستبدعة يمكن أن تنضج بعد اختبار الأنسجة.

جين إيديتنغ للإخلاء من إيمون

خلايا الـ"سي بي آر" المتطورة قد تعطلت في الخلايا المُتَوَقَّعة التي لا تُستَخَذَت في نظام المناعة، و من خلال تحطيم الخلايا المُتَعَدّدة للـ "إس إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي إي" و إ" و إ،

الميكروفونات الصغيرة و 3D-Printed Device Architectures

أجهزة التكرير التقليدية تعتمد على الانتشار، لكن تكنولوجيا الفلوريك تسمح بالتحكم النشط في البيئة المجهرية الخلوية، وتقنيات الاختلاط الحيوية ذات الفلور، يمكن أن تتضمن قنوات للتدفق المستمر للمغذيات والأكسجين، وموانئ لاستشعار البسكويت، والإفراج المتكامل عن الأنسولين أو الهرمونات الأخرى،

The Path to Clinical Implementation

المعايير التنظيمية ومعايير السلامة

ونظراً إلى أنَّ إنشاء أجهزة اختبار ذات قدرة حيوية على الوصول إلى الأسواق يتطلب إجراءات تنظيمية معقدة، وفي الولايات المتحدة، تصنف الهيئة منتجات مثل أجهزة التكتل (التركيز على الاختراق في الجرعة) أو منتجات العلاج الخلوي، مما يتطلب إظهاراً صارماً للأمان والنقاء والقدرة، ومن الضروري إجراء دراسات طويلة الأجل بشأن مدى القدرة على التكيُّف مع عوامل التكيُّف.

المحاكمات السريرية واختيار المرضى

أما التجارب السريرية الحالية فتستهدف أساسا المرضى الذين يعانون من مرض السكر من النوع الأول الذين يعانون من نقص حاد في الوعي أو يحتاجون إلى جرعات عالية من الالتهاب الكبدي، ويستفيد هؤلاء المرضى من التشخيص النهائي للمرض الذي يمكن أن يكون بديلا عن الخلايا الوبائية الوظيفية، وتركز التجارب المبكرة على السلامة والإثبات: هل يمكن للجهاز المزروع أن ينتج مستويات قابلة للقياس من الانسولين؟ وهل يمكن أن يقلل أو يلغي من متطلبات الانسولين الخارجية؟

التكلفة وإمكانية الوصول وإدماج الرعاية الصحية

وفي ضوء النجاح التقني، فإن تكلفة إنتاج بنكرياسات ذات قدرة على إحداث تغيير في النطاق الحيوي ستكون عاملاً حاسماً في التبني، وقد يؤدي صنع خلايا من البيتا الجذعية ذات الجودة العالية إلى خفض تكلفة إنتاج المواد والتجميعات المتطورة، غير أنه، مقارنة بتكلفة فترة التعاطي (الانسولين، ورصد الغلوكوز، ومعالجة المضاعفات)، يمكن أن يثبت وجود نماذج صحية ذات أثر على التكلفة.

الآثار الأوسع نطاقا للرعاية من مرض السكري وما بعده

ومن شأن نجاح فطائر التوليد الحيوية أن يغير بصورة أساسية من مشهد إدارة السكري، ولن تحتاج المرضى إلى عدّة كروبوهيدرات أو إنسولين أو القلق بشأن حالات التخلف - فإن الجهاز سيؤدي العمل تلقائياً، مما سيعيد إلى درجة من التطبيع التي لا يمكن تصورها حالياً بالنسبة للأشخاص الذين يعيشون في حالة من الاضطرابات الشديدة من حيث النوعية.

وبالإضافة إلى مرض السكري، يمكن تكييف البرامج التكنولوجية التي توضع لبانكرياس ذاتي القلبي من أجل أمراض أخرى تتطلب علاجاً بديلاً للهرمونات، مثل اضطرابات الغدة الدرقية، أو عدم كفاية الأدريان، أو نقص الهرمونات، كما يمكن تطبيق تقنيات الكبسولة وهندسة الخلايا على علاجات الخلايا الاصطناعية لداء باركينسون، وفشل مقطور الكبد، وارتداد الخلايا الوب.

مبنى المستقبل

إن تطوير فطائر بحرية ذات قدرة كاملة على العمل هو أحد أكثر الأهداف طموحا في الطب الحديث، والعقبات كبيرة: الرفض المناعي، والبقاء الخلوي، والأكسجين، والسلامة الطويلة الأجل، والموافقة التنظيمية، ومع ذلك فإن التقدم المحرز في العقد الأخير فقط هو تقدم ملحوظ، في الاختبارات السريرية، حيث أن الزنزانات المزودة بأجهزة الاستنشاق، والتطورات الحيوية الجديدة تتغلب على الندوب الأكاديمية للكشف عن الأمراض؛