抗酸化ゲルが膵臓摘出後の膵島機能を維持する

ノースウェスタン大学の研究者らは、将来的に慢性膵炎に苦しむ人々の生活を大幅に楽にする可能性のある新たな抗酸化バイオマテリアルを開発した。

研究の主な結果

「相変化クエン酸高分子が酸化による膵島損傷と戦い、膵島の移植と網内での機能を可能にする」という論文が、6月7日にサイエンス・アドバンス誌に掲載された。

重度で痛みを伴う慢性膵炎の患者から膵臓を摘出する前に、外科医はまずランゲルハンス島と呼ばれるインスリン産生組織の塊を摘出し、肝臓の血管系に移植します。移植の目的は、インスリン注射なしで血糖値をコントロールする患者の能力を維持することです。

残念ながら、この手術では膵島の50～80%が破壊され、患者の3分の1が術後に糖尿病を発症します。術後3年で70%の患者がインスリン注射を必要とし、体重増加、低血糖、倦怠感などの多くの副作用を伴います。

移植への新しいアプローチ

新たな研究では、研究者らはランゲルハンス島を肝臓ではなく、腸の内壁を覆う大きく平らな脂肪組織である大網に移植した。ランゲルハンス島にとってより好ましい微小環境を作り出すため、研究者らは体温で液体からゲルへと急速に変化する抗酸化・抗炎症性バイオマテリアルを使用した。

動物実験の結果

マウスと霊長類を用いた実験において、このゲルは酸化ストレスと炎症反応を効果的に抑制し、移植された膵島の生存率と機能性を大幅に改善しました。これは、移植された膵島の機能性を維持するために合成抗酸化ゲルが使用された初めての事例です。

「膵島移植は近年改善されてきましたが、長期的な結果は依然として不十分です」と、本研究を率いたギレルモ・A・アミール氏は述べています。「私たちの新しい合成材料は、膵島の機能をサポートする微小環境を作り出します。動物実験では非常に効果的で、血糖値を正常に戻すことが示されました。」

新しい生体材料の利点

「この新しいアプローチにより、患者が慢性膵炎の痛みと糖尿病の合併症のどちらかを選ばなくて済むようになることを期待しています」と研究の筆頭著者であるジャクリーン・バーク氏は付け加えた。

役割と展望

膵臓を失った患者さんにとって、血糖値の管理といった副作用は生涯にわたる課題となり得ます。ランゲルハンス島は、体の血糖値のコントロールを助けます。膵島が機能しなくなると、血糖値を頻繁にモニタリングし、インスリンを注射しなければなりません。

「機能的な膵島を失った生活は、患者にとって大きな負担となります」とバーク氏は述べた。「炭水化物の摂取量を数え、適切なタイミングでインスリンを投与し、血糖値を常にモニタリングすることを学ばなければなりません。多くの時間と精神力を消耗するのです。」

現在の方法の問題点

しかし残念なことに、膵島に対する現在の標準的な治療法は、しばしば予後不良に終わっています。膵臓摘出手術後、外科医は膵島を分離し、門脈注入によって肝臓に移植します。この治療法にはいくつかの一般的な合併症があります。血流に直接接触した膵島は炎症反応を起こし、半数以上が死滅し、移植された膵島は肝臓で危険な血栓を引き起こす可能性があります。これらの理由から、医師や研究者は代替の移植部位を探してきました。

クエン酸溶液を用いた新しいアプローチ

膵島を保護し、転帰を改善するため、アミール氏は自身の研究室で開発された抗酸化作用を持つクエン酸バイオマテリアルプラットフォームを活用しました。細胞培養において、クエン酸ゲルに保存したマウスおよびヒトの膵島は、他の溶液に保存した膵島よりもはるかに長く生存しました。グルコースにさらされると、膵島はインスリンを分泌し、正常な機能を示しました。

組織への統合

3ヶ月後、生体適合性ゲルは体内で80～90%再吸収され、もはや必要ではなくなりました。「驚くべきは、膵島が血管を再生したことです」とアミール氏は言います。「体は膵島と体をつなぐ新しい血管網を作り出しました。血管は膵島を生き生きと健康に保つため、これは重要な進歩です。」

アミール氏は次に、このハイドロゲルを動物モデルでより長期間にわたって試験する予定だ。また、この新しいハイドロゲルは、糖尿病の幹細胞療法を含む、様々な細胞補充療法に利用できる可能性があると指摘した。