शोधकर्ताओं ने त्वचा के नीचे इंसुलिन-स्रावित अग्न्याशय कोशिकाओं वाले धागे जैसे उपकरण को प्रत्यारोपित करने की एक तकनीक विकसित की है। डिवाइस ने एंटी-रिजेक्शन दवाओं की आवश्यकता के बिना चूहों में टाइप 1 मधुमेह को उलट दिया। यह उपकरण एक दिन इंसुलिन इंजेक्शन की जगह ले सकता है।
टाइप 1 मधुमेह वाले लोगों की प्रतिरक्षा प्रणाली अग्न्याशय में इंसुलिन-उत्पादक कोशिकाओं पर हमला करती है और उन्हें नष्ट कर देती है, जिन्हें आइलेट कोशिकाएं कहा जाता है, जिससे इंसुलिन स्राव रुक जाता है, जिसके परिणामस्वरूप रोगियों को जीवन भर इंसुलिन का इंजेक्शन लगाना पड़ता है या इंसुलिन पंप का उपयोग करना पड़ता है।
कॉर्नेल विश्वविद्यालय और अल्बर्टा विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने एक चमड़े के नीचे का प्रत्यारोपण बनाने के लिए सहयोग किया है जो प्रत्यारोपित उपकरणों द्वारा उत्पन्न होने वाली प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया से बचते हुए इंसुलिन को स्रावित करता है।
अध्ययन के संबंधित लेखकों में से एक मिंगलिन मा ने कहा, "पिछले कुछ वर्षों में मुझे माता-पिता और मरीजों से मदद के लिए बहुत सारे ईमेल और अनुरोध प्राप्त हुए हैं।" "टाइप 1 मधुमेह एक बहुत बुरी बीमारी है, और बहुत सारे बच्चे इससे पीड़ित हैं। इसलिए हम इसे नैदानिक अनुप्रयोगों और प्रभाव वाले क्षेत्रों में आगे बढ़ाने के बारे में वास्तव में गंभीर हैं।"
2017 में, कॉर्नेल यूनिवर्सिटी के कॉलेज ऑफ एग्रीकल्चर एंड लाइफ साइंसेज (सीएएलएस) के मा ने एल्गिनेट फाइबर आइलेट इंप्लांटेशन कॉर्ड (ट्रैफिक) विकसित किया, एक अलग करने योग्य नायलॉन धागा प्रत्यारोपण जिसमें सैकड़ों हजारों आइलेट कोशिकाएं होती हैं, जो एक पतली एल्गिनेट हाइड्रोजेल कोटिंग द्वारा संरक्षित होती हैं, और पेट की गुहा में डाली जाती हैं। 2021 में, इम्प्लांट का एक अधिक शक्तिशाली संस्करण उपलब्ध हो गया, जो छह महीने तक चूहों में रक्त शर्करा को प्रभावी ढंग से नियंत्रित करता है।
घोड़े के प्रत्यारोपण ने यूसी मधुमेह शोधकर्ता जेम्स शापिरो का ध्यान आकर्षित किया, जिन्होंने आइलेट कोशिकाओं को चमड़े के नीचे के चैनलों में प्रत्यारोपित करने और फिर उनकी रक्षा के लिए इम्यूनोसप्रेशन लागू करने की एक विधि बनाई।
अध्ययन के एक अन्य संबंधित लेखक शापिरो ने कहा: "मुझे मा के दृष्टिकोण के फायदों में दिलचस्पी थी क्योंकि इसने इम्यूनोसप्रेशन की आवश्यकता को खत्म कर दिया था, और मुझे आश्चर्य हुआ कि क्या हम कोशिका अस्तित्व में सुधार के लिए अपनी दो नवीन रणनीतियों को जोड़ सकते हैं। वास्तव में, यह काम कर गया! दोनों के संयोजन से, इसने एंटी-अस्वीकृति दवाओं की आवश्यकता के बिना प्रत्यारोपित कोशिकाओं की त्वचा साइट में सुधार किया।"
सहयोग का परिणाम SHEATH है, जो चमड़े के नीचे का मेजबान एल्गिनेट धागा है।
SHEATH प्रत्यारोपण प्रक्रिया को दो चरणों में विभाजित किया गया है। सबसे पहले, एक मेडिकल-ग्रेड नायलॉन कैथेटर त्वचा के नीचे डाला जाता है और चार से छह सप्ताह तक वहां रहता है। कैथेटर एक नियंत्रित विदेशी शरीर की सूजन प्रतिक्रिया को ट्रिगर करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप कैथेटर के चारों ओर रक्त वाहिकाओं का एक घना नेटवर्क बनता है। एक बार जब कैथेटर हटा दिया जाता है, तो एल्गिनेट-आधारित आइलेट सेल सीडिंग डिवाइस को बनाए गए पॉकेट या चैनलों में डाला जाता है, और आसपास की रक्त वाहिकाएं आइलेट कोशिकाओं को आवश्यक ऑक्सीजन और पोषक तत्व प्रदान करती हैं।
मा ने कहा, "यह चैनल हमारे उपकरणों के लिए बिल्कुल उपयुक्त है।" शापिरो ने एक सादृश्य दिया: "यह एक दस्ताने पहने हुए हाथ की तरह है। पेट की तुलना में त्वचा के नीचे कुछ डालना बहुत आसान और कम आक्रामक है। इसे बाह्य रोगी के आधार पर किया जा सकता है, इसलिए आपको अस्पताल में भर्ती होने की आवश्यकता नहीं है। यह स्थानीय संज्ञाहरण के तहत किया जा सकता है।"
मधुमेह के चूहों में SHEATH प्रणाली के प्रत्यारोपण ने इम्यूनोसप्रेसेन्ट की आवश्यकता के बिना स्थिति को उलट दिया। प्रयोगों से पता चला है कि इस प्रणाली में लंबे समय में मधुमेह को उलटने की मजबूत क्षमता है, कुछ चूहों में हाइपरग्लेसेमिया को 190 दिनों से अधिक समय तक ठीक किया गया है। इसके अलावा, सिस्टम बढ़ते रक्त शर्करा के स्तर के आधार पर विफल प्रत्यारोपण को हटा और बदल सकता है। नया इम्प्लांट लगने के बाद रक्त शर्करा का स्तर सामान्य हो गया।
सिस्टम की स्केलेबिलिटी को प्रदर्शित करने के लिए, शोधकर्ताओं ने मिनीपिग निकायों में SHEATH पद्धति को लागू करने के लिए प्रक्रियाओं को सफलतापूर्वक विकसित किया, जिसमें इम्प्लांट को सम्मिलित करना, हटाना और बदलना शामिल है।
शोधकर्ता स्वीकार करते हैं कि जबकि SHEATH प्रणाली की क्षमताएं आशाजनक हैं, नैदानिक अनुप्रयोग के लिए अधिक चुनौतियों को दूर करने की आवश्यकता है। विशेष रूप से, स्वीकार्य कैथेटर लंबाई निर्धारित करने और शारीरिक रूप से उपयुक्त प्रत्यारोपण साइटों की पहचान करने की आवश्यकता है।
"हमारे सामने चुनौती यह है कि इन आइलेट कोशिकाओं को शरीर में लंबे समय तक क्रियाशील बनाए रखना बहुत मुश्किल है क्योंकि उपकरण रक्त वाहिकाओं को अवरुद्ध करता है, लेकिन शरीर में मूल आइलेट कोशिकाएं रक्त वाहिकाओं के सीधे संपर्क में होती हैं जो पोषक तत्व और ऑक्सीजन प्रदान करती हैं," मा ने कहा। "डिवाइस को इस तरह से डिज़ाइन किया गया है जो हमें बड़ी मात्रा में पोषक तत्वों और ऑक्सीजन के आदान-प्रदान को अधिकतम करने की अनुमति देता है, लेकिन हमें बड़े पशु मॉडल और अंततः रोगियों में कोशिकाओं के दीर्घकालिक कार्य का समर्थन करने के लिए अतिरिक्त साधन प्रदान करने की आवश्यकता हो सकती है।"
इन 'अतिरिक्त' चीजों में उपकरण में ऑक्सीजन की निरंतर आपूर्ति शामिल करना शामिल हो सकता है। मा ने एक अलग उपकरण विकसित करने के लिए एक नई कॉर्नेल स्पिनआउट कंपनी, पर्सिस्टाबियो का गठन किया है जो कोशिकाओं को अतिरिक्त ऑक्सीजन प्रदान करती है।
इन चुनौतियों के बावजूद, शोधकर्ताओं को उम्मीद है कि प्रत्यारोपण के भविष्य के संस्करण प्रतिस्थापन की आवश्यकता से पहले दो से पांच साल तक चलेंगे।
यह शोध नेचर बायोमेडिकल इंजीनियरिंग जर्नल में प्रकाशित हुआ था।