Nové poznatky ohľadne biomateriálov vhodných pre enkapsuláciu pankreatických ostrovčekov publikované v Nature Biomedical Engineering

Ústav polymérov SAV sa už dlhodobo zaoberá identifikáciou vhodného spôsobu transplantácie pankreatických ostrovčekov, ktoré sú pred atakom imunitného systému ochránené obalením (enkapsuláciou) v polymérnom biomateriáli vo forme mikrokapsúl. Dostatočná biokompatibilita takéhoto biomateriálu je základným predpokladom pre to, aby mikrokapsuly s enkapsulovanými pankreatickými ostrovčekmi neboli rozpoznané ako cudzorodý materiál, voči ktorému sa bude imunitný systém brániť, povrch mikrokapsúl bude obrastať tzv. fibrotickým tkanivom, ktoré zabráni účinnému prestupu glukózy, inzulínu a živín. Následne takýto transplantát zlyháva.
Ing. Igor Lacík, DrSc. z Ústavu polymérov SAV je spoluautorom článku publikovanom nedávno v Nature Biomedical Engineering „Bochenek a kol. Alginate encapsulation as long-term immune protection of allogeneic pancreatic islet cells transplanted into the omental bursa of macaques“ (doi 10.1038/s41551-018-0275-1). Tím pracovísk z University of Illinois Chicago, MIT, Boston‘s Children Hospital, Joslin Diabetes Centre, NTNU Trondheim, Harvard Univeristy, Ústavu polymérov SAV a i. v tejto práci uviedol dôležitosť biokompatibility mikrokapsúl využívaných pre imunitnú ochranu transplantovaných pankreatických ostrovčekov. V práci sú uvedené výsledky rôznych typov mikrokapsúl testovaných v priebehu posledných 10-rokov v primátoch, z ktorých niektoré typy mikrokapsúl boli použité v posledných rokoch aj v klinických testoch. Nové typy tzv. alginátových mikrosfér vyvinuté na MIT v kombinácii s transplantáciou enkapsulovaných makačích ostrovčekov do časti omenta makakov viedli k pozitívnym výsledkom. Mikrosféry vykazovali vysokú mieru biokompatibility a boli schopné ochrániť transplantované ostrovčeky po dobu najmenej 4 mesiacov. Mikrosféry na báze tohto enkapsulačného materiálu a spôsobu transplantácie môžu predstavovať klinické riešenie pre diabetických pacientov hlavne s nekontrolovaným výskytom hypoglykémie.
www.nature.com/articles/

Projekt financovaný z Juvenile Diabetes Research Foundation pokračuje

Pred rokom náš tím pod vedením Ing. Igora Lacíka, DrSc. získal 2-ročný projekt financovaný Enkapsulačným konzorciom JDRF (Juvenile Diabetes Research Foundation, www.jdrf.org). Je to prestížny projekt, keďže JDRF je vedúca globálna organizácia, ktorá podporuje  výskum cukrovky typu I. Takýto projekt zaraďuje naše pracovisko medzi svetové pracoviská (firmy, univerzity, nemocnice) zaoberajúce sa rôznymi aspektami liečby cukrovky typu I a cielia svoj výskum na klinické testy.

Okrem Ústavu polymérov SAV sú do tohoto projektu zapojení CellTrans, Inc., Chicago (USA), NTNU Trondheim (Nórsko) a Ústav makromolekulární chemie AV ČR, v.v.i. v Prahe (Česká republika). Cieľom projektu je vyvinúť mikrokapsuly, ktoré ukážu vhodnosť v predklinickom modeli primátov s cieľom navrhnúť tieto mikrokapsuly pre klinické testy. Projekt sa zameriava na biokompatibilitu vyvíjaných mikrokapsúl, čo je určujúcou podmienkou pre ich úspešné použitie. Náš systematický prístup testovania 10-tok variant tzv. multikomponentných mikrokapsúl je možné pokladať za unikátny oproti prístupu ostatných tímom vo svete, pretože poskytuje možnosť optimalizáciu mikrokapsúl na základe transplantačných výsledkov. Nedávne výsledky z transplantácie enkapsulovaných ľudských ostrovčekov do diabetických myší ukazujú na to, že naša stratégia k nájdeniu vhodných biokompatibilných mikrokapsúl je veľmi nádejná. V najbližšej dobe plánujeme iniciovať testovanie v makakoch použitých ako predklinický model primátov.

https://www.youtube.com/watch?v=hTomwebMW9U

SAV aktívnym hráčom vo vývoji liečby cukrovky transplantovanými ostrovčekmi

Pred rokom tím Ústavu polymérov SAV pod vedením Ing. Igora Lacíka, DrSc. získal prestížny 2-ročný projekt financovaný Enkapsulačným konzorciom JDRF (Juvenile Diabetes Research Foundation, www.jdrf.org). JDRF je vedúca globálna organizácia, ktorá podporuje výskum cukrovky typu I. Okrem Ústavu polymérov SAV sú do tohoto projektu zapojení CellTrans, Inc., Chicago (USA), NTNU Trondheim (Nórsko) a Ústav makromolekulární chemie AV ČR, v.v.i. v Prahe (Česká republika). Cieľom projektu je vyvinúť mikrokapsuly, ktoré ukážu vhodnosť v predklinickom modeli primátov s cieľom navrhnúť tieto mikrokapsuly pre klinické testy. Projekt sa zameriava na biokompatibilitu vyvíjaných mikrokapsúl, čo je určujúcou podmienkou pre ich úspešné použitie. Náš systematický prístup testovania 10-tok variant tzv. multikomponentných mikrokapsúl je možné pokladať za unikátny oproti prístupu ostatných tímom vo svete, pretože poskytuje možnosť optimalizáciu mikrokapsúl na základe transplantačných výsledkov. Nedávne výsledky z transplantácie enkapsulovaných ľudských ostrovčekov do diabetických myší ukazujú na to, že naša stratégia k nájdeniu vhodných biokompatibilných mikrokapsúl je veľmi nádejná. V najbližšej dobe plánujeme iniciovať testovanie v makakoch použitých ako predklinický model primátov.
Ing. Igor Lacík, DrSc. z Ústavu polymérov SAV je spoluautorom článku publikovanom nedávno v Nature Biomedical Engineering „Bochenek a kol. Alginate encapsulation as long-term immune protection of allogeneic pancreatic islet cells transplanted into the omental bursa of macaques“ (doi 10.1038/s41551-018-0275-1). Tím pracovísk z University of Illinois Chicago, MIT, Boston‘s Children Hospital, Joslin Diabetes Centre, NTNU Trondheim, Harvard Univeristy, Ústavu polymérov SAV a i. v tejto práci uviedol dôležitosť biokompatibility mikrokapsúl využívaných pre imunitnú ochranu transplantovaných pankreatických ostrovčekov. V práci sú uvedené výsledky rôznych typov mikrokapsúl testovaných v priebehu posledných 10-rokov v primátoch, z ktorých niektoré typy mikrokapsúl boli použité v posledných rokoch aj v klinických testoch. Nové typy tzv. alginátových mikrosfér vyvinuté na MIT v kombinácii s transplantáciou enkapsulovaných makačích ostrovčekov do časti omenta makakov viedli k pozitívnym výsledkom. Mikrosféry vykazovali vysokú mieru biokompatibility a boli schopné ochrániť transplantované ostrovčeky po dobu najmenej 4 mesiacov. Mikrosféry na báze tohto enkapsulačného materiálu a spôsobu transplantácie môžu predstavovať klinické riešenie pre diabetických pacientov hlavne s nekontrolovaným výskytom hypoglykémie.
********************
Cukrovka je epidemiologické ochorenie zasahujúce celosvetovo priblizne 10 % ľudskej populácie. V zdravom organizme je hladina cukru kontinuálne kontrolovaná pankreatickými ostrovčekmi. Diabetický pacient s nefunkčnými ostrovčekmi je odkázaný na prísne monitorovanie hladiny cukru a podávanie inzulínu s cieľom dosiahnuť normálnu hladinu cukru. V prípade nedostatočnej kontroly hladiny cukru sa zvyšuje riziko výskytu sekundárnych ochorení znižujúcich kvalitu a dĺžku života z dôvodu častých hyperglykemických stavov prípadne život-ohrozujúcich hypoglykemických stavov.
Aj keď súčasné technológie monitorovania glukózy ako aj dávkovania inzulínu sa neustále zlepšujú, tieto v mnohých prípadoch nie sú dostatočné pre presné a kontinuálne nastavenie hladiny cukru. Odborná komunita sa v súčasnosti zhoduje na tom, že presnú kontrolu nastavenia hladiny cukru je možné dosiahnuť len transplantáciou funkčných pankreatických ostrovčekov, t.j. buniek, ktoré sa nachádzajú v pankrease nediabetika a produkujú inzulín v závislosti od okamžitej hladiny cukru v organizme. Transplantácia ľudských pankreatických ostrovčekov za použitia imunosupresívnych látok sa úspešne robí od r. 2000. Imunosupresívne látky majú negatívne účinky na organizmus a preto sa hľadajú spôsoby transplantácie ostrovčekov bez nutnosti ich použitia. Základným princípom imunitnej ochrany transplantovaných ostrovčekov bez použitia imunosupresív je využitie polopriepustnej polymérnej membrány, ktorá zabraňuje prestupu imunitného systému ku ostrovčekom a ich zničeniu a zároveň zabezpečuje ich životaschopnosť a dlhodobú funkčnosť v kontrole hladiny cukru príjemcu. Ústav polymérov SAV sa už dlhodobo zaoberá identifikáciou vhodného spôsobu transplantácie pankreatických ostrovčekov, ktoré sú pred atakom imunitného systému ochránené uzatvorením (enkapsuláciou) v polymérnom biomateriáli vo forme mikrokapsúl. Enkapsulované pankreatické ostrovčeky po transplantácii dlhodobo produkujú inzulín na základe hladiny cukru vo svojom okolí, čím zabezpečujú dokonalejšiu kontrolu hladiny cukru ako v súčasnosti dostupné prostriedky (inzulínové perá, inzulínové pumpy).

Táto práca je okrem JDRF projektu 2-SRA-2018-521-S-B finančne podporená aj projektom Agentúry pre vedu a výskum APVV-14-0858, neziskovým fondom Cukrovka n.f. a Chicago Diabetes Projektom.

Nový JDRF grant

S radosťou Vám oznamujeme, že sme získali nový Jouvenile Diabetes Research Foundation (JDRF) grant s názvom “New generation PMCG multicomponent microcapsule with tailorable biological identity to avoid the immune response after transplantation”, v preklade “Nová generácia viaczložkových PMCG mikrokapsúl s nastaviteľnou biologickou identitou na zabránenie imunitnej odpovedi po transplantácii”.

čítaj ďalej…

…o krok bližšie ku klinike

Dňa 25. januára 2016 boli publikované dve výnimočné práce v prestížnych časopisoch Nature Biotechnology „Combinatorial hydrogel library enables identification of materials that mitigate the foreign body response in primates“ a Nature Medicine „Long-term glycemic control using polymer-encapsulated human stem cell-derived beta cells in immune-competent mice“.

čítaj ďalej…

Mikrokapsuly pre alogénnu transplantáciu enkapsulovaných pankreatických ostrovčekov v predklinickom modeli nehumánnych primátov

kapsule

PMCG mikrokapsuly s vylepšenými vlastnosťami pripravené modifikovaným protokolom prípravy, určené pre testovanie v zvieracích modeloch

Polymérne PMCG mikrokapsuly slúžiace ako imunitná ochrana pre enkapsulované pankreatické ostrovčeky prešli od začiatku JDRF projektu v novembri 2014 zásadnou zmenou týkajúcou sa protokolu prípravy. Ukázalo sa, že doposiaľ používaným spôsobom prípravy sa nedosahovala  dostatočná kvalita mikrokapsúl, ktorá je daná mierou homogenity, odolnosťou voči kompresii, neprítomnosťou povrchových defektov ako sú satelity, mikroryhy, rovnomernosťou hrúbky membrány na povrchu mikrokapsúl, atď. Z tohto dôvodu sa pristúpilo k modifikácii procesu prípravy PMCG mikrokapsúl z 1-krokového na 2-krokový a k využitiu nového modelu koncentrickej koaxiálnej dýzy s kónicky upravenou ihlou vyvinutej na Ústave polymérov SAV v spolupráci s fy. ThermoFluor. čítaj ďalej…

Kongres IPITA2015 v Melbourne

Igor Lacík sa v novembri 2015 zúčastnil na kongrese IPITA2015 v Melbourne www.melbourne2015.org. Táto konferencia spája odborníkov z celého sveta z troch asociácií International Pancreas and Islet Transplantation Association (IPITA), International Xenotransplantation Association (IXA) a Collaborative Transplant Study (CTS), ktoré organizujú každý druhý rok spoločný kongres venovaný rôznym témam týkajúcich sa hlavne liečby cukrovky v prepojení na rôzne aspekty transplantácie. Na kongrese bolo okolo 600 účastníkov z celého sveta. Tento kongres bol vynikajúcim prepojením medzi experimentálnymi a klinickými výsledkami a ich súčasného stavu. Kongres bol do veľkej miery venovaný enkapsulačným technikám a zdroju buniek (ľudské, kmeňové, zvieracie). Pre enkapsulačné technológie sa v súčasnosti vidí jednoznačná potreba sledovať nielen viabilitu transplantovaných buniek a tiež ich funkčnosť. Dodávanie kyslíka pre enkapsulované bunky sa zdá byť významná podmienka pre dlhodobé prežívanie transplantovaných buniek. Z pohľadu zdroja buniek, zvieracie ostrovčeky (z prasiat) sa zdajú byť porovnateľne významným zdrojom pre súčasné experimenty (aj smerom ku klinike) ako alotransplantované bunky.

Igor Lacík komunikoval s mnohými účastníkmi kongresu dosiahnuté výsledky a stratégiu vo využití polymérnych materiálov pre enkapsuláciu pankreatických ostrovčekov, ktoré sa riešia v rámci prebiehajúceho projektu získaného od Juvenile Diabetes Research Foundation, v rámci spolupráce Chicago Diabetes Project a tiež v rámci dlhodobých aktivít Ústavu polymérov SAV v tejto oblasti. Na kongrese sa zúčastnili aj partneri tohto projektu z UIC Chicago pod vedením Prof. Jose Oberholzera.

JDRF projekt: Update 9/2015

Riešenie projektového zámeru JDRF sa dostáva do svojej ďalšej fázy, nakoľko nám boli konzorciom prerozdelené prostriedky na ďalšie projektové obdobie. Po období útrap,  kedy sme museli optimalizovať zabehnutý protokol prípravy PMCG mikrokapsúl a boli sme nechtiac nútení dočasne pozastaviť transplantácie do opíc, sme toto úspešne preklenuli a s novým, dvoj-krokovým protokolom prípravy PMCG mikrokapsúl sme úspešne zvládli transplantácie do myší, čím sme splnili nutnú podmienku na vstup do plánovaných transplantácií do opíc. PMCG kapsuly pripravené inovovaným protokolom sa vyznačujú zlepšenými fyzikálno-chemickými a biologickými vlastnosťami, a očakáva sa od nich dlhodobá aplikovateľnosť v sérii prebiehajúcich predklinických testov.

MEREDIT: Materiály a procesy pre funkčnú enkapsuláciu pankreatických ostrovčekov v liečbe diabetu

Začiatkom septembra vstupujeme do iniciačnej fázy APVV projektu MEREDIT, ktorý je zameraný na vývoj nových, efektívnejších materiálov pre enkapsuláciu pankreatických ostrovčekov predovšetkým s ohľadom na ich „neviditeľnosť“ voči imunitnému systému a zároveň na technologicko-procesné inovácie samotnej prípravy už predklinicky testovaných PMCG mikrokapsúl. Zároveň vstupujeme do nami nateraz neprebádanej témy spoločnej-enkapsulácie pankreatických ostrovčekov s biologicky a chemicky aktívnymi látkami, od ktorých sa očakáva pozitívny efekt na dlhodobé prežívanie enkapsulovaných ostrovčekov. Ambície a méty sú nastavené vysoko, no veríme, že zamýšľané inovácie opäť posunú koncept enkapsulácie pankreatických buniek bližšie k rozpoznaniu kľúčových faktorov diskriminujúcich úspech od neúspechu transplantácie a tým pádom posunú tento koncept bližšie smerom do klinickej praxe.

Igor Lacík a jeho tím Ústavu polymérov SAV v spolupráci s Medzinárodným laserovým centrom v Bratislave získali APVV projekt pre štúdium enkapsulácie pankreatických ostrovčekov.

V náročnej konkurencii sme získali projekt z Agentúry na podporu výskumu a vývoja SR pod názvom Materiály a procesy pre funkčnú enkapsuláciu pankreatických ostrovčekov v liečbe diabetu (akronym projektu MEREDIT, číslo projektu APVV-14-0858). Projekt je na 4 roky s finančnou podporou 220 000 Euro, plánovaný začiatok projektu je júl 2015. Tento projekt nám umožní venovať sa detailnej práci ohľadne materiálov pre enkapsuláciu ostrovčekov, nastaveniu charakterizačných techník, a využitiu rôznych prístupov, ktorých cieľom je zlepšiť prežívanie enkapsulovaných ostrovčekov. Financovaným partnerom projektu je Medzinárodné laserové centrum v Bratislave. Projekt bude mať aj odbornú podporu pracovísk spolupracujúcich v rámci Chicago Diabetes Projektu a JDRF projekte (UIC Chicago, NTNU Trondheim) a tiež zo slovenského pracoviska UNLP Košice.