明尼蘇達(dá)大學(xué)雙城分校和梅奧診所的工程和醫(yī)學(xué)研究人員開發(fā)了一種新的方法，可以在非常低的溫度下成功儲(chǔ)存專門的胰島細(xì)胞，并將其重新加熱，從而實(shí)現(xiàn)按需胰島移植的潛力。低溫保存的突破性發(fā)現(xiàn)是治愈糖尿病的一大進(jìn)步。
 

 

　　根據(jù)疾病控制和預(yù)防中心的數(shù)據(jù)，糖尿病是美國第七大死亡原因，每年導(dǎo)致近90，000人死亡。盡管自發(fā)現(xiàn)胰島素以來的100年間，糖尿病的治療有了很大的改善，但即使是最現(xiàn)代的方法也仍然是對(duì)病情的治療，而不是治愈。

 

　　胰島細(xì)胞移植是一種正在探索的治療糖尿病的方法，在這一過程中，醫(yī)生從健康的胰腺中取出幾組細(xì)胞，并將它們轉(zhuǎn)移到受體身上，然后這些細(xì)胞開始自行制造和釋放胰島素。這種方法的主要限制之一是，來自單一供體的移植通常不足以實(shí)現(xiàn)受體的胰島素獨(dú)立性。通常，需要兩次、三次或更多次的供體胰島輸注，這增加了與反復(fù)外科手術(shù)干預(yù)和多輪強(qiáng)免疫抑制誘導(dǎo)相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)。

 

　　克服供體供應(yīng)問題的一個(gè)策略是匯集來自多個(gè)供體的胰島，通過單次輸注獲得高胰島劑量。這一過程受到不能長期安全儲(chǔ)存胰島的限制。先前的研究表明，移植前的儲(chǔ)存時(shí)間限制在48到72小時(shí)。

 

　　在發(fā)表于的新研究中自然醫(yī)學(xué)明尼蘇達(dá)大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種新的胰島冷凍保存方法，通過對(duì)可用于移植的胰島細(xì)胞進(jìn)行質(zhì)量控制和長期保存，解決了儲(chǔ)存問題。

 

　　這項(xiàng)研究由約翰·比朔夫博士和埃里克·芬格博士領(lǐng)導(dǎo)，約翰·博士是麥克奈特大學(xué)杰出的機(jī)械工程教授和該大學(xué)醫(yī)學(xué)工程研究所的主任，埃里克·芬格博士是明尼蘇達(dá)大學(xué)醫(yī)學(xué)院外科副教授，M . Health Fairview。比朔夫和芬格都是美國國家科學(xué)基金會(huì)生物系統(tǒng)保存先進(jìn)技術(shù)工程研究中心(ATP-Bio)的成員，并共同領(lǐng)導(dǎo)明尼蘇達(dá)大學(xué)器官保存中心。

 

　　研究發(fā)現(xiàn):

 

　　通過使用專門的cryomesh系統(tǒng)，過量的冷凍保護(hù)流體被移除，這允許以每秒數(shù)萬度的量級(jí)快速冷卻和再加熱，同時(shí)避免有問題的冰形成并最小化毒性。

 

　　這種新的冷凍保存方法證明了高細(xì)胞存活率和功能性(小鼠胰島細(xì)胞為90%，豬和人胰島細(xì)胞為約87%)，甚至在儲(chǔ)存9個(gè)月后也是如此。用這種潛在的低溫保存方法儲(chǔ)存理論上是不確定的。

 

　　在小鼠中，這些冷凍保存的胰島細(xì)胞的移植在移植后24至48小時(shí)內(nèi)治愈了92%的受體的糖尿病。

 

　　這些結(jié)果表明，這種新的冷凍保存方案可能是改善胰島供應(yīng)鏈的一種有力手段，允許從多個(gè)胰腺中匯集胰島，從而改善可以治愈糖尿病的移植結(jié)果。

 

　　“我們的工作提供了第一個(gè)胰島冷凍保存方案，該方案在臨床可擴(kuò)展的方案中同時(shí)實(shí)現(xiàn)了高生存能力和功能，”比朔夫說。“這種方法可以徹底改變移植前胰島分離、分配和儲(chǔ)存的供應(yīng)鏈。通過在從多個(gè)胰腺進(jìn)行移植之前匯集冷凍保存的胰島，該方法不僅可以治愈更多的患者，還可以更好地利用捐贈(zèng)者胰腺的珍貴禮物。”

 

　　研究人員還指出，這種方法有能力擴(kuò)大規(guī)模，以覆蓋全球范圍內(nèi)大量患有這種日益衰弱的疾病的人。

 

　　“我們多學(xué)科研究團(tuán)隊(duì)的這一令人興奮的發(fā)展帶來了解決一個(gè)重要醫(yī)學(xué)挑戰(zhàn)的工程方法——糖尿病的治愈，”芬格說。“盡管經(jīng)過幾十年的研究，胰島移植仍然‘指日可待’曾經(jīng)有過很大的希望，但從未實(shí)現(xiàn)過。我們冷凍保存胰島用于移植的技術(shù)可能是最終實(shí)現(xiàn)這一崇高目標(biāo)的重要一步。"

 

　　除了比朔夫和芬格，研究團(tuán)隊(duì)還包括來自明尼蘇達(dá)大學(xué)的博士后研究員李湛(機(jī)械工程)和約瑟夫·蘇希爾·拉奧(外科)。研究小組的其他成員還有Nikhil Sethia(化學(xué)工程和材料科學(xué))、Zonghu Han(機(jī)械工程)、Diane Tobolt(外科)、Michael Etheridge(機(jī)械工程)和Cari S. Dutcher(機(jī)械工程；化學(xué)工程和材料科學(xué))。梅奧診所的研究人員是該團(tuán)隊(duì)的一部分，包括邁克爾q .斯拉馬和奎因p .彼得森。

 

　　這項(xiàng)工作得到了明尼蘇達(dá)再生醫(yī)學(xué)、國家科學(xué)基金會(huì)和國家衛(wèi)生研究院的資助。明尼蘇達(dá)大學(xué)舒爾茨糖尿病研究所、外科系移植分部、機(jī)械工程Kuhrmeyer教席和醫(yī)學(xué)工程研究所Bakken教席提供了額外的資助。研究人員還感謝J . W Kieckhefer基金會(huì)、Stephen和Barbara Slaggie家庭以及哈利法·本·扎耶德·阿勒納哈揚(yáng)基金會(huì)對(duì)這項(xiàng)工作的支持。明尼蘇達(dá)大學(xué)的表征設(shè)施被用于這項(xiàng)研究。