Diyabet'i ve Gelişmiş Terapilere duyulan ihtiyacı anlamak

Diyabet mellitus, vücutların yeterince insülin üretmesi veya insülinin etkili bir şekilde kullanılması için etkileyen kronik bir metabolik bozukluktur, 783 milyon ila 2045 arasında, pankreas beta hücrelerine göre, tip 2 diyabet (T2D) bu tür komplikasyonları içerir.

Islet transplantı, T1D ile seçilmiş hastalar için bir hücresel yedek tedavi olarak ortaya çıktı. Edmonton protokolü, 2000'lerin başlarında kuruldu, canlı hücrelerin ve biyomalzemelerin tabakaya aktarılabileceği katkıyı göstermiştir - pankretik kümeler oluşturmak için dönüştürücü bir yaklaşım, potansiyel olarak tedarik edilen immünoterapistlerin üstesinden gelmek ve kişiselleştirilmiş, immünoterapistlerin üstesinden gelmek.

Bioprinting nedir?

Biyoprinting, plastik veya metalleri kullanan geleneksel 3D baskının alt kümesidir, biyologun, 2003 yılında ilk patentden bu yana hızla gelişti: doku benzeri yapıların oluşturulması için kullanılan yöntemler: Geleneksel 3D baskının aksine, hücreyi korumak ve doku işlevini korumak zorundadır.

  • [FONT=0)Expost- bazlı biyoprinting[[DÜT:1) – Bir pnömatik veya mekanik piston güçleri, yüksek hücreli hastalıkları destekler ve büyük doku yapıları için en yaygın olarak kullanılır, dahil olmak üzere hücreler sürekli olarak bozulmaya tabi olabilir.
  • [FONT:0]Inkjet biyoprinting[[DÜT:1) – Termal veya pastazoelektrik hareketleri biyoink için damlacıklar oluşturur. yüksek çözünürlük ve hız sağlar, ancak düşük vizoloji biyoink ve daha düşük hücre dezenleri ile sınırlıdır.
  • [FONT:0]Laser-assisted bioprinting[DÜT:1) – Bir lazer pul pul pulsu bir donör tabakasına buhar ediyor, hücreli damlacıkları bir substrata düşürdü. Bu teknik tek hücreli hassas ve minimum hasar sağlıyor, beta hücreler gibi hassas hücreler için uygun hale getiriyor.
  • [FONT:0]Stereolithography[[Dönetici: 1) Fotocurable bioinks UV veya görünür ışık kullanarak tabakaya bağlanır.

Tüm biyograf yaklaşımları temel olarak, s.D.D.D.D.D.D.D.D.D., s., jelatin methakloyl, kolajen, hipnoz, hipnotik asit, ve büyüme faktörleri veya sinyalizasyon molekülleridir.

Pancreatic Islet Biyoloji ve Alfabe Bioprinting için

Pankrereasyonlar, beş endokrin hücre tipinden oluşur: insülin-gizli hücrelerin (60-70-70) safi hücreler, somatostatin-secre delta hücreleri, pankretik polipeptid-secreting beta hücre türleri: insülin-gizli beta hücreleri (60-7070-70) ve glulon hücreleri, nispektif hücreleri, helezon hücreleri, helezonik olmayan hücreler için - Doğrulanmış hücrelerde - Doğrulanmış hücrelerde - Tonyumlu hücrelerde - Doğrulanmış hücreli ve sert olmayan hücrelerde -

Biyoprinting, bu ana mikroarşizmin recapitülasyonunu sağlar.Bu tür bir mikromografi yapısına ek olarak, üç boyutlu desenler tanımlandığında, araştırmacılar kan şekerini haftalarca şekerleme modellerinde ve doğal olmayan bir organizasyona ekleyebilirler.

Biyoprinting Süreci: Adım Tarafından Adım

1. Hücre Sourcing ve Hazırlık

Fonksiyonel beta hücrelerinin kaynağı en büyük engellerden biridir. İnsan kadavrakları altın standarttır, ancak nadir olarak kullanılan ilaçlardır.0)) Eş zamanlı olarak, hücrelerdeki kromozomlar (örneğin, transistör hücreleri) ile birlikte, transistöryel kök hücrelere benzeyen hücrelerdir.

2. Bioink Formulation

Pancreatic islet biyoprinting için ideal bir biyoink birkaç özellik sergilemelidir:

  • [FONT:0)Shear-thinning behavior[[Dönetici: 1), hücreleri düzenli olarak korumak için.
  • [FONT:0)Rapid haçı[Döncükler) baskıdan sonra şekil sahibi olmak için).
  • [FONT:0)Biocompatability), uzun vadeli viability ve işlevi desteklemek için.
  • [FONT:0)Permeability oksijen, besin ve atık değişimine izin vermek.
  • [FONT:0)Müşterisel bozulma[[Dönetici:0) doku yeniden modellemesi ile eşlemek için.

Mikropizlerin varlığında istikrarlı bir jel oluşturur; jelatin ile fotokoleksiyonu (tekrarlı) ve daha fazla hücreli bir matris (ECM) ile birlikte yapılan bir testte, %85'lik bir genetik elektrotoksit (V) ile ilgili olarak, hidroksittler (Vücud) veya ECM bileşenleri ile ilgili olarak, %85'lik bir testte bulunan bir testte bulundu.

3. Baskı ve Crosslinking

Biyoink'ı steril bir kartuşa yüklerken, yazıcı parametreleri optimize edilir: nozul çapı (tipik olarak 100-500 μm), baskı hızı (5-30 mm/s), baskı (10-100 kPa), ve yüksek tabakalı yüksek çözünürlükte (ve) ve yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte bulunan ve yüksek çözünürlükte bir şekilde sabitlenmiş bir şekilde sabitlenmiş olan bir mikropiyon ile birlikte.

4. Maturation and Fonksiyonel Test

Post-printing, yapılar, nicotinamid, exendin-4 veya beta hücre maturasyonu teşvik etmek için bir biyoreactor veya standart bir incubatorda kültüre sahiptir:

  • [FONT:0)Statik Gli-stimated insülin salgılaması (GSIS)[Dönetici 1 ) – düşük (2.8 mM) ve yüksek (16.7 mM) glukoz ile insülin serbestliği ölçüm.
  • [FONT:0)Perifüzyon assays[[Dönetici: 1) - insülin salgılaması kinetiği dinamik ölçüm.
  • [FONT:0]Immunofluorsan[[Döntgenlik: 1)) - insülin için leke, c-peptid, glucagon ve Ki67 (proliferasyon işaretleyicisi).
  • [FONT:0) Diyabetik çubuklara Geçiş[[Dönetici: 1) Kan şekeri, vücut ağırlığı ve haftalar boyunca şekerleme testleri.

Bioprinted Islet Clusters for Diyabet Tedavisi için Faydaları

Biyoprinted'in potansiyeli basit hücre yedeklerinin ötesine uzanır:

  • [Üye Olmayanlar, Standartlar ve Standartlar[Dönergeler) - IPSC veya ESCs kullanarak, milyonlarca işlevsel islet kümeleri iyi üretim uygulamaları altında üretilebilir (GMP) koşulları, donör kıvrımlarını ortadan kaldırır.
  • [FONT:0)Öyle doz kontrolü[[Dönetici: 1))[Dönetici:0)))))))))) - Kombinasyon sayısı ve büyüklüğü, hastanın metabolik taleplerine göre, gerçekten kişiselleştirilmiş hücre terapisine olanak sağlar.
  • [FONT:0)Enhanced işlevi[[Dönetici:0)[Dönetici:0)Enhanced işlevi[Dönetici: 3 boyutlu mimari iki boyutlu kültür veya basit hücre agresyonu ile kıyaslanamaz. Bioprinted kümeler genellikle daha olgun bir phenotype ile daha yüksek insülin içeriği ve geliştirilmiş gizli kinetics sunar.
  • [FONT:0)Immune koruma encapsulation) ile mümkündür - Biyoinks immünisolating malzemeleri içerebilir (örneğin yüksek gkutonik asit içeriği ile veya poli-L-ornithine/Polyethyenimine katmanları ile ilgili olarak).
  • [FONT:0) Giriş hücrelerine giriş ([Dönetici:0)[[Dönetici:0)) veya düzenleyici T hücreleri (Tregs), gremorens bağışıklık reddedilmesi ve greft hayatta kalmalarını teşvik eden yerel bir mikrodülört mikroenvironment oluşturabilir.
  • [FONT:0]Scalable üretim[[Dönetici:0)[Dönetici:0))) - Otomatik biyoprinting platformları, tutarlı kalitede ve izlenebilirlik ile binlerce küme üretebilir.

Mevcut Zorluklar ve Sınırlar

Dikkat çekici ilerlemeye rağmen, biyoprinted islet kümeleri rutin klinik kullanıma girmeden önce birkaç engel ele alınmalıdır:

1. Oksijen ve Nutrient Supply

Yapılar -200 μm çapında, bir damar ağının yokluğu nedeniyle hipok bir çekirdekten muzdariptir. Bugüne kadar, çoğu biyoköpücük, subkutanal veya intraperitoneally, bu da araştırma altındaki Strategies'den kaynaklanan diffüzyona güvenir:

  • [FONT:0)Prevaskülerizasyon[Dönetici: 1) - ev sahibi gemilerle birlikte kontigelial hücrelerde endotel hücreleri baskı.
  • [0] Oksijen-genekon biyomalzemelerin ([Döneticileri) Aklıtılması ([Döneticileri) ve gün boyunca oksijen salıveren kalsiyum peroksit veya fluorokarbonlar gibi.
  • [FONT:0)Co-kültür, destek hücreleri ile[DÜT:1) – fibroblasts veya VEGF gibi pro-angiojenik faktörler.
  • [FONT=0)Alternative nakil siteleri[Dönetici:0)[Dönetici:0)[Dönetici:2|Döntme:2|Düzücüler, göz odası, veya subcutaneous cihazlar (örneğin, öncedenvaşlı odalar ile)

2. Immune Rejeksiyon

Allogeneic, (IPSCs'ten bile) alıcının bağışıklık sistemi tarafından korunan ve yok edilecektir. Immunoisolasyon kaplamaları, polinojen ve dayanıklı olarak, oksijen difüzyonu ve yabancı vücut yanıtını korumalıdır.

3. Uzun Süreli Yaşam ve Fonksiyonlar

Birkaç çalışma, üç ay boyunca hayvan modellerinde biyoprinted izoleksiyonu takip etti. Durability endişe verici kalır.Süresel olmayan genler veya stres sensörlerinin ifade edilmesi, şekerleme kaybı (orta tip 2 diyabet) meydana gelebilir. Sürekli izleme ve koruyucu gen düzenleme (örneğin, aşırılık karşıtı genlerin aşırılaştırılması veya aşırı ifade edilmesi)

4. Düzenleme ve İmalat Hurdles

Biyoprinted hücre ürünleri, bioink kompozisyonu, sterillik, serbestlik kriterleri ile ilgili yönergeleri (printer) ve biyolojik ajan (teller) için kılavuzları gerektiren, birçok değişkenlik, ek olarak, GMP-grad iPSC nesli ve biyoprinting maliyetinin yüksek olmasına rağmen, biyoink kompozisyonu standartlaştırmanın maliyetinin düşük maliyetlidir.

Son Araştırma Dağıyor ve Klinik Denemeler

Biyolojik tıp alanında temel çalışmaların çoğu, Toronto[Dönemli) inşa edilmiş ve Florida Üniversitesi) Emekliliği, Harvard ve MIT biyoprinted a “living islet” modeli, beta hücreleri, alfa hücreleri ve endotelyal hücreler dahil, [Dörtilmiş bir pankretik ECM biyoink.

Endüstri oyuncuları da ağır yatırım yapıyor.Ücretsiz:0)Cellink[DDDDDDD) henüz ticarileştirilmiş ürün değil, aynı zamanda özel bir pankretik biyoink ve biyoprinting protokolü geliştirdi (Dörtüncü) için bir hücre kesesi (örneğin, biyoköpektif) ile bir araya getirilir.

Paralel olarak, biyomühendisler, dışsal bir pompa olmadan gerçek zamanlı şeker okumalarına yanıt olarak In vitro'ya karşı, kapalı-loop kontrolü için biyoprinted yapılara göre bir konsept "biyonik isletler" olarak adlandırılabilir.Bu tür akıllı yapılar, dışsal bir pompa olmadan insülin okumalarına yanıt verebilir. Erken prototipler beş dakikadan daha az sürede, beş dakikadan daha az sürede tepki süreleri ile tekrarlanabilir.

Outlook: Bench'tan Bedside

Biyoküreli pankretikin klinik çevirisine yol haritası birkaç kilometre içerir:

  • Uzun vadeli (>1 yıl) insan primatlarında güvenlik ve etkinlik.
  • Tamamen otomatik, GMP-compliant biyoprinting platformunun izle kümeleri için geliştirilmesi.
  • İronik olmayan insülin bağımsızlıklarının 6-12 ayını sağlayan immünisolasyon stratejilerinin geçerliliği.
  • Faz I / II denemeleri, T1D ile küçük bir kohortunu kayıt altına almaktadır.

İlgili hücresel tedavilerin yörüngesine göz atın - ViaCyte'nin PEC-Direct ürünü gibi, bu da hastaların en fazla risk alma oranına sahip olduğu için - biyoprinted islet kümeleri, önümüzdeki 5-7 yıl içinde insan testlerine girebilecektir. İlk uygulamalar muhtemelen T1D'de şüpheli ve muhtemelen T2D beta'da hücreli kitleyi geri yüklemeye yardımcı olacaktır.

Sonuçta, kök hücre biyolojisinin yakınlığı, biyoink mühendisliği ve 3D baskı diyabet bakımında bir paradigma değişikliği sunmak için hazırlanmaktadır - kalıcı bir hücresel onarımın bir hastalığından haberdardır.Ancak, inovasyonun hızı diyabet için artık bir biyoprinted olmadığını gösteriyor:0).