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在1型糖尿病患者中，将健康的胰岛移植到肝脏，有望在血糖水平变化时通过控制胰岛素来永久控制疾病。?工程纳米载体可以通过不同的途径和特定的细胞类型来提供药物，以产生一种更可控的、放大的和保护性的治疗，同时减少负面副作用
1型糖尿病患者必须每天严格遵守处方胰岛素治疗方案，通过注射器、胰岛素泵或其他设备接受激素注射。如果没有可行的长期治疗，这个治疗过程就是终身监禁。
当血糖水平改变时，胰岛控制胰岛素的产生，而在1型糖尿病患者中，身体的免疫系统会攻击并破坏这些产生胰岛素的细胞。在过去的几十年里，胰岛移植已经成为一种潜在的治疗1型糖尿病的方法。随着健康的胰岛移植，1型糖尿病患者可能不再需要胰岛素注射，但移植工作面临挫折，因为免疫系统最终会排斥新的胰岛。目前的免疫抑制药物对移植的细胞和组织提供的保护不足，并有不良的副作用。
现在，美国西北大学的一组研究人员发现了一种技术，可以使免疫调节更加有效。该方法使用纳米载体重新设计常用的免疫抑制剂雷帕霉素。使用这些雷帕霉素纳米载体，研究人员产生了一种新的免疫抑制形式，能够针对与移植相关的特定细胞，而不抑制更广泛的免疫反应。
这篇论文今天(1月17日)发表在《自然纳米技术》杂志上。西北大学的研究小组由Kay Davis教授、西北大学麦考密克工程学院生物医学工程副教授Evan Scott和Guillermo Ameer领导，他是西北大学范伯格医学院的微生物免疫学教授。麦考密克和范伯格外科的生物医学工程丹尼尔·黑尔·威廉姆斯教授。Ameer还担任高级再生工程中心(CARE)的主任。
指定身体的攻击
Ameer一直致力于改善胰岛移植的结果，为胰岛提供一个工程环境，使用生物材料优化其生存和功能。然而，与传统的系统性免疫抑制相关的问题仍然是患者临床管理的一个障碍，必须也被解决，以真正对他们的护理产生影响，Ameer说。
艾美尔说:“这是一个与免疫工程领域的领导者埃文·斯科特合作的机会，并参与了一项融合研究合作，这项合作由国家科学基金会研究生研究员杰奎琳·伯克执行得很好，对细节的极大关注。”
雷帕霉素被广泛研究，在其他类型的治疗和移植过程中常用来抑制免疫反应，以其对全身许多细胞类型的广泛作用而著称。雷帕霉素通常口服，必须仔细监测剂量，以防止毒性作用。然而，在胰岛移植等病例中，剂量较低的效果较差。
斯科特也是CARE的成员，他说，他想知道如何通过将药物放入纳米颗粒并“控制它在体内的位置”来增强药物的功效。
斯科特说:“在治疗期间，为了避免雷帕霉素的广泛影响，这种药物通常是低剂量的，并通过特定的给药途径，主要是口服。”“但在移植的情况下，你必须使用足够的雷帕霉素来全面抑制T细胞，这可能会产生严重的副作用，如脱发、口腔溃疡和整体免疫系统减弱。”
移植后，被称为T细胞的免疫细胞会排斥新引入的外来细胞和组织。免疫抑制剂被用来抑制这种作用，但也会通过关闭全身的T细胞来影响身体对抗其他感染的能力。但该团队将纳米载体和药物混合物配制成具有更具体效果的药物。而不是直接调节T细胞——雷帕霉素最常见的治疗靶点——纳米颗粒将被设计成靶向和修饰抗原提呈细胞(APCs)，从而实现更有针对性的、可控的免疫抑制。
使用纳米颗粒还使团队能够通过皮下注射给药雷帕霉素，他们发现雷帕霉素使用了一种不同的代谢途径，以避免口服给药后在肝脏中发生的大量药物丢失。这种给药方式需要的雷帕霉素显著减少才有效——大约是标准剂量的一半。
“我们想知道，雷帕霉素能否被重新设计，以避免对T细胞的非特异性抑制，而是通过将药物输送到不同类型的免疫细胞来刺激耐受性途径?”斯科特说。“通过改变靶向细胞类型，我们实际上改变了实现免疫抑制的方式。”
糖尿病研究中的“白日梦”成真了
该团队在小鼠身上测试了这一假设，将糖尿病引入人群，然后通过胰岛移植和雷帕霉素(通过标准的Rapamune?口服方案及其纳米载体配方提供)进行治疗。从移植前一天开始，小鼠被注射改变后的药物，并继续每三天注射一次，持续两周。
研究小组在小鼠身上观察到最小的副作用，并发现在100天的试验中糖尿病被根除了;但治疗应该能持续移植的整个生命周期。该团队还证明，与使用该药物的标准治疗小鼠相比，使用纳米递送药物的小鼠群体具有“强大的免疫反应”。
Scott说，通过纳米传递增强和控制药物副作用的概念并不是一个新概念。“但在这里，我们不是在增强一种效果，而是在改变它——通过重新利用药物的生化途径，在这种情况下，雷帕霉素抑制mTOR，我们正在产生一种完全不同的细胞反应。”
该小组的发现可能会产生深远的影响。“这种方法可以应用于其他移植组织和器官，为患者开辟了新的研究领域和选择，”米尔说。“我们现在正在努力使这些令人兴奋的结果更接近临床应用。”
杰奎琳·伯克(Jacqueline Burke)是这项研究的第一作者，也是美国国家科学基金会(National Science Foundation)研究生研究员，她与斯科特和阿米尔一起在CARE工作。她说，当她看到老鼠的血糖从高度糖尿病水平骤降到偶数时，她简直不敢相信自己的读数。她反复检查，以确保这不是偶然，但她看到这个数字持续了几个月。
对于正在攻读生物医学工程博士学位的伯克来说，这项研究涉及到更切身的问题。伯克就是这样一个人，对她来说，每天拍照是她生活中很出名的一部分。九岁时，她被诊断出患有1型糖尿病，很长一段时间以来，她都知道自己想在这一领域有所贡献。
“在我过去的项目中，我致力于糖尿病足溃疡的伤口愈合，这是1型糖尿病的并发症，”伯克说。“作为一个26岁的人，我从来没有真正想要实现这一目标，所以我觉得，更好的策略是专注于现在如何用一种更简洁的方式来治疗糖尿病，即模仿非糖尿病人胰腺的自然情况。”
整个西北大学的研究小组三年来一直在进行关于胰岛移植的实验和发表研究，伯克和斯科特都说，他们刚刚发表的研究可以被分成两到三篇论文。不过，他们现在发表的文章认为这是一项突破，可能会对未来的糖尿病研究产生重大影响。
斯科特已经开始为该方法申请专利，并与行业合作伙伴合作，最终将其推向临床试验阶段。将他的研究成果商业化，将解决一些新技术出现的问题，比如Vertex公司用于糖尿病治疗的干细胞胰岛。
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