Implan Sejumlah Sel Pankreas Mungkin Bisa Menolong Pengobatan Diabetes Tipe 1

MTUNews – Penyakit diabetes kini banyak diderita kelompok masyarakat tertentu, dan persebarannya yang disebabkan oleh pola gaya hidup dan gen turunan menyebabkan penyakit ini menjadi salah satu penyakit tidak menular (PTM) yang menyumbang angka kematian cukup tinggi.

Penyakit diabetes dibagi menjadi 2 jenis, yaitu tipe 1 dan tipe 2. Diabetes tipe 1  adalah kondisi medis dimana kadar gula dalam darah yang melebihi batas normal dan diakibatkan oleh tubuh tidak mampu menghasilkan hormon insulin secara optimal.

Insulin ini merupakan hormon yang berperan dalam mengubah penyerapan glukosa untuk masuk ke dalam sel-sel tubuh. Diabetes tipe 1 adalah jenis penyakit autoimun yang disebabkan oleh sistem kekebalan tubuh menyerang sel beta pada organ tubuh penghasil insulin, yaitu pankreas.

Sedangkan diabetes tipe 2 atau lebih dikenal sebagai diabetes Melitus lebih banyak ditemukan pada orang yang berusia di atas 30 tahun, penyebabnya biasanya karena pola makan tidak sehat dan dipicu dengan masalah berat badan.

Berbagai penelitian untuk terobosan pengobatan penyakit ini sudah banyak dilakukan. Salah satu pendekatan yang menjanjikan untuk mengobati diabetes Tipe 1 adalah penanaman sejumlah kumpulan kecil sel pankreas yang dapat memproduksi insulin bila diperlukan, sehingga pasien atau penderita tidak perlu sering menyuntikkan insulin. Namun, salah satu kendala utama dalam pendekatan ini adalah ketika sel ditanamkan, sel tersebut pada akhirnya akan kehabisan oksigen dan berhenti memproduksi insulin.

Untuk mengatasi rintangan tersebut, para insinyur MIT telah merancang perangkat implan baru yang tidak hanya membawa ratusan ribu sel pulau penghasil insulin, namun juga memiliki pabrik oksigen sendiri, yang menghasilkan oksigen dengan memecah uap air yang terdapat di dalam tubuh.

Para peneliti menunjukkan bahwa ketika ditanamkan pada tikus penderita diabetes, perangkat ini dapat menjaga kadar glukosa darah tikus tetap stabil setidaknya selama sebulan. Para peneliti sekarang berharap untuk membuat versi yang lebih besar dari perangkat tersebut, seukuran permen karet, yang pada akhirnya dapat diuji pada penderita diabetes Tipe 1.

“Anda dapat menganggap ini sebagai perangkat medis hidup yang terbuat dari sel manusia yang mengeluarkan insulin, bersama dengan sistem pendukung kehidupan elektronik. Kami gembira dengan kemajuan sejauh ini, dan kami sangat optimis bahwa teknologi ini akan berakhir. untuk membantu pasien,” kata Daniel Anderson, seorang profesor di Departemen Teknik Kimia MIT, anggota Institut Koch untuk Penelitian Kanker Integratif dan Institut Teknik Medis dan Sains (IMES) di MIT, dan penulis senior studi tersebut.

Pengertian untuk implan itu sendiri adalah suatu peralatan medis yang dibuat sedemikian rupa untuk menggantikan struktur dan fungsi suatu bagian biologis.

Dikutip dari science daily, meskipun fokus utama para peneliti adalah pengobatan diabetes, mereka mengatakan bahwa perangkat semacam ini juga dapat diadaptasi untuk mengobati penyakit lain yang memerlukan pemberian protein terapeutik berulang kali.

Ilmuwan Riset MIT Siddharth Krishnan adalah penulis utama makalah ini, yang muncul hari ini di Proceedings of the National Academy of Sciences.. Tim peneliti juga mencakup beberapa peneliti lain dari MIT, termasuk Robert Langer, Profesor David H. Koch Institute di MIT dan anggota Koch Institute, serta peneliti dari Boston Children’s Hospital.

Pengganti suntikan
Kebanyakan pasien diabetes tipe 1 harus memantau kadar glukosa darahnya dengan hati-hati dan menyuntikkan insulin setidaknya sekali sehari. Namun, proses ini tidak meniru kemampuan alami tubuh untuk mengontrol kadar glukosa darah.

“Sebagian besar penderita diabetes yang bergantung pada insulin menyuntik dirinya sendiri dengan insulin, dan mencoba melakukan yang terbaik, namun mereka tidak memiliki kadar gula darah yang sehat,” kata Anderson.

“Jadi jika Anda melihat kadar gula darah mereka, bahkan bagi orang-orang yang sangat berkomitmen untuk berhati-hati, mereka tidak dapat menandingi apa yang dapat dilakukan oleh sel pankreas yang hidup.”

Alternatif yang lebih baik adalah dengan melakukan transplantasi sel yang memproduksi insulin setiap kali mereka mendeteksi lonjakan kadar glukosa darah pasien. Beberapa pasien diabetes telah menerima transplantasi sel pulau dari mayat manusia, yang dapat mengendalikan diabetes dalam jangka panjang; Namun, pasien ini harus mengonsumsi obat imunosupresif untuk mencegah tubuh mereka menolak sel yang ditanamkan.

Baru-baru ini, para peneliti telah menunjukkan keberhasilan serupa dengan sel pulau yang berasal dari sel induk, namun pasien yang menerima sel tersebut juga perlu mengonsumsi obat imunosupresif.

Kemungkinan lain, yang dapat mencegah kebutuhan akan obat imunosupresif, adalah dengan merangkum sel yang ditransplantasikan ke dalam perangkat fleksibel yang melindungi sel dari sistem kekebalan. Namun sekali lagi, menemukan pasokan oksigen yang dapat diandalkan untuk sel-sel yang berkapsul ini terbukti menantang.

Beberapa perangkat eksperimental, termasuk yang telah diuji dalam uji klinis, memiliki fitur ruang oksigen yang dapat memasok sel, namun ruang ini perlu diisi ulang secara berkala. Peneliti lain telah mengembangkan implan yang mengandung reagen kimia yang dapat menghasilkan oksigen, namun pada akhirnya juga akan habis.

Tim MIT mengambil pendekatan berbeda yang berpotensi menghasilkan oksigen tanpa batas waktu, dengan memisahkan air. Hal ini dilakukan dengan menggunakan membran penukar proton – sebuah teknologi yang awalnya digunakan untuk menghasilkan hidrogen dalam sel bahan bakar – yang terletak di dalam perangkat. Membran ini dapat memecah uap air (yang banyak terdapat di dalam tubuh) menjadi hidrogen, yang berdifusi tanpa membahayakan, dan oksigen, yang masuk ke ruang penyimpanan yang memberi makan (penyuplai) sel-sel pulau melalui membran tipis yang dapat ditembus oksigen.

Keuntungan signifikan dari pendekatan ini adalah tidak memerlukan kabel atau baterai apa pun. Pemisahan uap air ini memerlukan tegangan kecil (sekitar 2 volt), yang dihasilkan menggunakan fenomena yang dikenal sebagai kopling induktif resonansi. Kumparan magnet yang disetel yang terletak di luar bodi mentransmisikan daya ke antena kecil dan fleksibel di dalam perangkat, sehingga memungkinkan transfer daya nirkabel. Hal ini memerlukan kumparan eksternal, yang diharapkan para peneliti dapat digunakan sebagai penutup pada kulit pasien.

Obat sesuai permintaan
Setelah membuat perangkat mereka, yang berukuran sekitar logam koin seperempat dolar AS, para peneliti mengujinya pada tikus penderita diabetes. Satu kelompok tikus menerima perangkat dengan membran pemisah air penghasil oksigen, sementara kelompok tikus lainnya menerima perangkat yang berisi sel pulau tanpa tambahan oksigen. Perangkat tersebut ditanamkan tepat di bawah kulit, pada tikus dengan sistem kekebalan yang berfungsi penuh.

Para peneliti menemukan bahwa tikus yang ditanami alat penghasil oksigen mampu mempertahankan kadar glukosa darah normal, sebanding dengan hewan sehat. Namun, tikus yang menerima alat non-oksigen menjadi hiperglikemik (dengan peningkatan gula darah) dalam waktu sekitar dua minggu.

Biasanya ketika perangkat medis apa pun ditanamkan ke dalam tubuh, serangan sistem kekebalan menyebabkan penumpukan jaringan parut yang disebut fibrosis, yang dapat mengurangi efektivitas perangkat tersebut. Jaringan parut semacam ini memang terbentuk di sekitar implan yang digunakan dalam penelitian ini, namun keberhasilan alat tersebut dalam mengendalikan kadar glukosa darah menunjukkan bahwa insulin masih mampu berdifusi keluar dari alat tersebut, dan glukosa masuk ke dalamnya.

Pendekatan ini juga dapat digunakan untuk mengirimkan sel-sel yang menghasilkan jenis protein terapeutik lain yang perlu diberikan dalam jangka waktu lama. Dalam studi ini, para peneliti menunjukkan bahwa perangkat tersebut juga dapat menjaga sel-sel yang memproduksi eritropoietin, suatu protein yang merangsang produksi sel darah merah, tetap hidup.

“Kami optimis bahwa akan memungkinkan untuk membuat peralatan medis hidup yang dapat berada di dalam tubuh dan memproduksi obat-obatan sesuai kebutuhan,” kata Anderson. “Ada berbagai penyakit di mana pasien perlu mengonsumsi protein secara eksogen, terkadang sangat sering. Jika kita dapat mengganti kebutuhan infus setiap dua minggu sekali dengan satu implan yang dapat bekerja dalam jangka waktu lama, saya rasa hal itu akan sangat membantu. pasien.”

Para peneliti sekarang berencana untuk mengadaptasi perangkat tersebut untuk pengujian pada hewan yang lebih besar dan akhirnya pada manusia. Untuk digunakan pada manusia, mereka berharap dapat mengembangkan implan yang ukurannya kira-kira sebesar permen karet. Mereka juga berencana menguji apakah perangkat tersebut dapat bertahan di dalam tubuh untuk jangka waktu yang lebih lama.

“Bahan-bahan yang kami gunakan pada dasarnya stabil dan berumur panjang, jadi menurut saya pengoperasian jangka panjang seperti itu masih mungkin dilakukan, dan itulah yang sedang kami upayakan,” kata Krishnan.

“Kami sangat gembira dengan temuan ini, yang kami yakini dapat memberikan cara baru untuk mengobati diabetes dan kemungkinan penyakit lainnya suatu hari nanti,” tambah Langer.

Penelitian ini didanai oleh JDRF, Leona M. dan Harry B. Helmsley Charitable Trust, dan Institut Nasional Pencitraan Biomedis dan Bioteknologi di Institut Kesehatan Nasional. (*/GHP)