随着科学家竞相通过生物人造器官改善人体健康,希伯来大学和拉马特甘一家初创企业正在研发的人造胰腺有望成为其中一项技术。

糖尿病是一种人体无法调节血糖水平的疾病,患病人群正日益增加,大有流行病的趋势。到2035年,将有近6亿人患上糖尿病,其中一种是前称为青少年糖尿病的1型糖尿病,患者先天不能分泌足够的胰岛素调节血糖水平,另一种为2型糖尿病,患者通常为肥胖人群。

“我们的生物人造胰腺主要针对病情最严重的糖尿病案例。”希伯来大学研究团队负责人爱德华多•米特朗尼教授(Eduardo Mitrani)向《以色列时报》表示,“我们设计的人造胰腺几乎可植入人体任何一个部位,随后可在植入部位定量分泌人体所需的胰岛素,直接输送至血液中,无需测量血糖以及通过胰岛素注射来控制血糖水平。”

糖尿病患者及其周围一起生活和工作的人对这项例行公事再熟悉不过了。患者必须在每天不同时段掏出血糖仪测量血液中的葡萄糖含量,看看是否到了注射胰岛素的时间。胰岛素是维持生命必需的激素,人体细胞通过胰岛素吸收和利用产生能量所需的葡萄糖。

但米特朗尼表示,稳定的血糖水平是很难控制的。“这是糖尿病的真正问题所在。虽然有很多指导说明和大量数据,即使是患病已久的糖尿病患者也很难把握胰岛素的精确注射量。此外,体内胰岛素水平在一天之中会出现波动,因此人体所需的胰岛素量也会时刻变化。糖尿病的主要问题不是疾病本身,而是由血糖水平波动引起的副作用。”

一直以来都有研究人员试图通过移植体内的胰岛B细胞来攻克这些问题,希望胰岛B细胞能够刺激重症糖尿病患者体内的胰腺,分泌胰岛素。米特朗尼说:“今天移植技术面临的问题是大部分移植细胞在两天内就死亡了,所以有一半患者在移植手术一年后仍需依赖胰岛素维持正常血糖水平。五年后,这一比例降至10%。”

米特朗尼和拉马特甘生物科技初创企业Betalin Therapeutics正在合作研发另一项他们认为更有效的技术。Betalin工程微型胰腺(EMP)的作用前提是:为让胰岛B细胞正常运作,必须提供合适的结缔组织支架,确保细胞能够长期存活,实现正常功能。

Betalin已通过希伯来大学技术转让公司Yissum从希伯来大学处获得由米特朗尼研发的专利平台技术的使用权。

Betalin技术(上个月发表于期刊《组织工程A辑》)的相关研究显示,人体胰岛或工程微型胰腺中从人体胰岛分离出来的胰岛B细胞在体外的作用和刚解剖的胰岛相似,意味着它们可立即并持续分泌胰岛素。实验表明,胰岛素水平稳定,可进行血糖调节,持续时间超过三个月。相比之下,人工植入细胞岛的作用只能维持数天。

米特朗尼表示,除能够保证胰岛素的定量分泌外,工程微型胰腺还可通过诱导生成适合的血管网络,连入距离最近的血管,迅速成为人体的一部分,“接入胰岛素分泌和调节网络”。

“微型胰腺旨在解决当前与裸胰岛移植相关的问题。我们的技术是在移植前利用胰岛可存活的生物支架培养胰岛,最后形成大部分能够长期作用的胰岛B细胞。”

该技术正在以色列的数项测试研究中接受试验,而Betalin也正在为进一步试验和争取通过美国食品与药物管理局(FDA)以及加拿大卫生部的审批进行融资,以在美国和加拿大开始临床试验。如果进展顺利,人造胰岛可在五年内面市。

与米特朗尼合作开展该项目的是加拿大阿尔伯塔大学医学与外科肿瘤系詹姆斯•沙皮罗教授(James Shapiro)。

沙皮罗表示:“过去两年来,我们一直和米特朗尼教授合作,利用我们在1型糖尿病治疗中使用的成功率极高的‘埃德蒙德方案’胰岛细胞移植疗法,探索最具应用前景的方式,提供稳定的细胞外基质。如果Betalin的新微型支架技术具备持续疗效,将有望在未来的临床应用中大幅度改进胰岛细胞和干细胞移植手术,提高移植成活率。”