豬細胞裹上“膜”，成為治療人類糖尿病的關鍵

　　伯明翰阿拉巴馬大學（UAB）的研究人員正在探索如何通過在豬胰島表面包裹一種保護劑來抵抗人類糖尿病，這種保護劑包含了能防止和預防免疫排斥反應的納米雙層膜。研究人員的最終目標是將豬的胰島素生產細胞群移植到人類身上，以治療人類1型糖尿病。

　　UAB的研究人員表示，這項臨床工作已經開展了一年，目前這些隱形的胰島素生產者（豬的胰島）正用于糖尿病小鼠模型試驗中。該研究由兩個JDRF糖尿病基金會資助。UAB微生物學教授Fran Lund說，“這是一個典型的多學科項目，囊括了不同領域的專業知識，包括工程學、納米材料學、免疫學和胰島素移植等，此外還將基礎科學和工程融入到糖尿病的治療中。”

　　與人類胰島供應稀缺相比，豬胰島是一個能無限產生胰島素的組織來源。本研究中使用的豬胰島來自阿拉巴馬大學的 Greg Korbutt團隊，他們的研究已表明人類胰島移植至脆性糖尿病免疫抑制患者體內可產生胰島素獨立性。Korbutt團隊是胰島素移植的引領者，開發了新型免疫抑制Edmonton 方案。

　　在胰島表面包裹一種“膜”

　　胰島的主要功能之一是生產胰島素來調節血糖水平。在I型糖尿病中，生產胰島素的β細胞被機體自身免疫系統攻擊而遭破壞。為了保護胰島移植供體，研究人員曾嘗試在胰島表面包裹上厚厚的凝膠或涂料，這種涂料使胰島與共價或離子結合，然而，這些方法取得的成功均很有限。

　　然而，UAB的微生物學教授Hubert Tse以及高分子材料化學教授Eugenia Kharlampieva采取了不同的方法，他們利用更溫和、更薄的涂料來包裹胰島，這種涂料為5個雙層仿生材料，厚度僅為30納米。這些材料可作為物理屏障，消除活性氧，并抑制免疫反應。此外，涂層的厚度不妨礙營養物質和氧氣進入細胞中。

　　幾年來，Tse教授和Kharlampieva 教授合作致力于解決UAB將胰島素供應給國際研究者遇到的難題，因為胰島在3-5天的運輸過程中往往會死亡或停止分泌胰島素。然而，就是這種“膜”成為了他們解決問題的關鍵。

　　包裹著“膜”的豬胰島，解決了人類糖尿病治療難題

　　那么Tse-Kharlampieva團隊利用的這種雙層涂料能否保護胰島并保持其功能和活力？研究人員介紹，這種涂料層與層之間是由氫鍵結合起來，主要作用力為極性基團之間的吸引力，他們認為這種結合方式比共價鍵和離子鍵更友好。

　　涂層中的其中一種物質為單寧酸，它是一種多酚，可清除具有破壞性的自由基。Tse多年來一直致力于研究氧化應激如何導致胰島功能障礙以及如何影響1型糖尿病的自身免疫反應，因此他很好奇單寧酸清除自由基的能力是否有助于減輕自身免疫失調。

　　經過與Kharlampieva教授5年的合作之后，他得出了肯定的答案。

　　2012年，Tse-Kharlampieva合作團隊在《 Advanced Healthcare Materials》雜志中公布了他們的結果：包含單寧酸的雙層膜能順利包裹在哺乳動物胰島表面，并保持很高的化學穩定性；包裹雙層涂料的胰島能保持活力，β細胞的功能在體外至少能維持96小時；雙層膜中間的空隙通過刺激巨噬細胞和T細胞抑制了促炎細胞因子 IL12-p70和干擾素-γ的合成。

　　2014年，該研究團隊再次在《 Advanced Healthcare Materials》雜志中進一步揭示了這種雙層膜的免疫調節作用，他們證實了這種雙層膜具有抗氧化性和免疫抑制性。Kharlampieva說，“我們沒有想到這種涂料會有這么多潛在的好處。”

　　下一步將進行體內試驗

　　UAB研究人員下一步將開展同種移植和異種移植體內試驗，以觀察雙層膜包裹的胰島能否在降低排異反應風險的同時還能恢復對血糖的控制。異種移植是從一個物種移植到另一個物種，而同種移植是在同個物種中的不同成員進行移植。

　　在過去一年的試驗中，UAB研究人員發現，包裹這種雙層涂料的小鼠胰島在免疫系統缺陷的糖尿病小鼠體內能存活且功能維持了40天。Tse 說，“我們發現它們還活著，并具有調節血糖的功能。”目前，該研究團隊正在測試包裹這種雙層涂料的豬胰島或小鼠胰島對免疫系統完整的糖尿病小鼠有何影響。