Искусственную поджелудочную напечатали на 3D-принтере для диабетиков
Диабетом страдают примерно 6 % взрослого населения земного шара. Вылечить заболевание полностью невозможно, уровень сахара в крови можно «держать в узде» лишь с помощью гормональных препаратов, которые необходимы пациентам ежедневно. Без них возникают осложнения, которые могут привести к смерти. Новая разработка ученых способна изменить их жизнь.
Как работает поджелудочная?
Когда человек принимает пищу, содержащиеся в ней углеводы расщепляются до глюкозы. Она служит источником энергии для организма. Сахар попадает в кровоток, а гормон инсулин, который вырабатывается в клетках поджелудочной железы, помогает переносить его в другие клетки организма. Если все работает правильно, то мышцы и органы получают необходимое им топливо, а уровень глюкозы не повышается.
При сахарном диабете происходит сбой обменных процессов. Различают два типа заболевания. Первый — когда поджелудочная железа вообще не вырабатывает инсулин, второй — когда жизненно важный гормон выделяется в недостаточном количестве. В результате глюкоза не достигает клеток, а накапливается в крови.
Нормы сахара в крови
На уровень глюкозы в крови человека влияют многие факторы: возраст, физические нагрузки, питание, стрессовые ситуации. Нормальный уровень — от 3,3 до 5,5 ммоль/л. По некоторым источникам, референсная граница сдвинута до 6,6.
Можно ли «починить» поджелудочную?
Полностью восстановить поджелудочную железу при сахарном диабете невозможно. Однако можно улучшить ее работу с помощью специальной диеты. Например, уменьшить потребление простых углеводов, отказаться от жареного, копченого, мучного и алкоголя. Вместо этого есть больше овощей, фруктов и зелени.
Ученые отмечают, что при такой диете восстанавливаются клетки в поджелудочной железе, которые обнаруживают сахар в крови и выделяют гормон инсулин, если он становится слишком высоким.
Можно ли взять новый орган?
Трансплантация поджелудочной железы — это радикальный метод лечения диабета из-за высокого риска летального исхода. Операцию обычно выполняют в комплексе с трансплантацией почки пациентам с тяжелым течением сахарного диабета, находящимся на диализе. Кроме того, проблемы возникают и с подходящими донорами, найти их непросто.
Есть еще один способ: можно не пересаживать весь орган, а взять у донора лишь островки клеток из поджелудочной. Их внедряют в печень пациента. Однако для достижения успеха процедуру обычно приходится повторить два или три раза с разными донорами, потому что иммунный ответ и воспалительная реакция приводят к раннему отторжению островков. Если они приживаются, то через некоторое время все равно прекращают свою работу — и надо пересаживать новые.
Инновационный метод
Ученые долго искали более эффективный способ — и, кажется, нашли. Группа исследователей разработали имплант, который можно напечатать на 3D-принтере за несколько минут и внедрить его под кожу пациента. «Биоинженерная поджелудочная железа» состоит из резервуара для островковых клеток, которые вырабатывает инсулин, и емкости для иммунодепрессантов. Вторые помогают прижиться клеткам. Испытания уже провели на животных, о результатах сообщают в Nature Communications.
Изображение устройства NICHE
Иллюстрация: © Springer Nature Limited
Так, с помощью импланта у крыс удалось восстановить нормальный уровень глюкозы и устранить симптомы 1-го типа диабета более чем на 150 дней. Разработчики назвали свое устройство NICHE. Исследователи отмечают, что новая технология, при которой и трансплантируемые клетки, и иммунодепрессант вводятся локально одним прибором, снизит количество побочных эффектов.
Имплант также включает в себя внешние «порты» для заправки лекарств по мере необходимости. В экспериментах на животных ученые пополняли резервуары с лекарствами каждые 28 дней. Исследователи планируют доработать устройство перед клиническими испытаниями, чтобы заправлять его раз в шесть месяцев.
А как в «Сириусе»
«Мы включаем модули по изучению трехмерной печати в программу уроков технологии с 5-го класса, чтобы массово знакомить школьников с этим направлением, а затем наиболее заинтересованных ребят привлекать к кружковым занятиям. Причем в программу должны включаться и другие способы работы с материалом: лазерная резка, технологии композитов. Обучаясь таким образом, участвуя в соревнованиях и конкурсах, ребята к 8–9-му классу смогут стать настоящими инженерами, которые мыслят не инструментами, а идеями, подбирая технологию под задачу», — рассказал педагог дополнительного образования Президентского лицея «Сириус» Михаил Немцев.
