研究人員開發出一種技術，將含有分泌胰島素的胰臟細胞的線狀裝置植入皮下。這種裝置能逆轉小鼠的第1型糖尿病，而且不需要服用抗排斥藥物。有朝一日，此裝置可以取代胰島素注射。

1型糖尿病患者體內的免疫系統會攻擊並破壞胰臟中產生胰島素的細胞，即胰島細胞，從而阻止胰島素的分泌，導致患者必須終生注射胰島素或使用胰島素幫浦。

康乃爾大學和阿爾伯塔大學的研究人員合作創造了一種皮下植入物，既能分泌胰島素，又能避免植入設備可能產生的免疫反應。

研究的通訊作者之一馬明麟（音譯）說：”多年來，我收到了很多家長和患者的電子郵件和求助，1型糖尿病是一種非常糟糕的疾病，很多兒童都患有這種疾病。因此，我們真的很認真地想把它推向臨床應用，推向有影響力的領域。”

2017年，康乃爾大學農業與生命科學學院（CALS）的Ma開發出了”胰島植入藻酸鹽纖維線”（TRAFFIC），這是一種可拆卸的尼龍線植入物，內含數十萬個胰島細胞，由一層薄薄的藻酸鹽水凝膠塗層保護，並插入腹腔。2021 年，該植入物的更強大版本問世，可有效控制小鼠血糖長達六個月。

馬的植入物吸引了美國加州大學糖尿病研究員詹姆斯-夏皮羅的注意，他創造了一種方法，將胰島細胞植入皮下通道，然後應用免疫抑制來保護它們。

這項研究的另一位通訊作者夏皮羅說：”我對Ma的方法的優點很感興趣，因為它避免了免疫抑制的需要，我想知道我們是否可以把我們的兩種創新策略結合起來，提高細胞的存活率。事實上，它成功了！通過將兩者結合起來，它確實改善了移植細胞的皮膚部位，而無需使用抗排斥藥物。”

由此產生的合作成果就是SHEATH，即皮下寄主藻酸鹽線。

SHEATH 植入過程分為兩個步驟。首先，將一根醫用尼龍導管插入皮下，並在皮下停留四到六週。導管會引發受控的異物發炎反應，導致導管周圍形成密集的血管網。移除導管後，基於藻酸鹽的胰島細胞播種裝置就會插入已經形成的口袋或通道，周圍的血管會提供胰島細胞所需的氧氣和營養。

“這條通道非常適合我們的設備，”馬說。夏皮羅打了個比方：「這就像一隻戴著手套的手。把東西放在皮下比放在腹部要容易得多，創傷也小得多。它可以在門診進行，所以你不必住院。它可以在局部麻醉下完成”。

在糖尿病小鼠體內植入SHEATH 系統後，病情得到了逆轉，而無需使用免疫抑制劑。實驗表明，該系統具有長期逆轉糖尿病的強大能力，一些小鼠的高血糖糾正時間超過了190天。此外，該系統還可以根據血糖值的升高，取出並更換失效的植入物。換上新的植入物後，血糖值恢復正常。

為了證實該系統的可擴展性，研究人員成功開發了在迷你豬體內實施SHEATH 方法的程序，包括植入物的插入、移除和更換。

研究人員承認，儘管SHEATH系統的功能很有前途，但在臨床應用方面仍需要克服更多的挑戰。具體來說，需要確定可接受的導管長度，並確定解剖學上合適的植入部位。

Ma說：『我們面臨的挑戰是，要讓這些胰島細胞在體內長期保持功能是非常困難的，因為裝置會阻塞血管，但眾所周知，體內的原生胰島細胞會與提供營養和氧氣的血管直接接觸。該裝置的設計方式使我們可以最大限度地進行營養物質和氧氣的大量交換，但我們可能需要提供額外的手段來支持細胞在大型動物模型和最終患者中的長期功能。”

這些’額外手段’可能包括在設備中加入持續的氧氣供應。Ma已經成立了一家新的康乃爾分拆公司Persista Bio，開發一種單獨的裝置，為細胞提供額外的氧氣。

儘管面臨這些挑戰，研究人員仍希望未來版本的植入裝置能使用兩到五年才需要更換。

這項研究發表在《自然-生物醫學工程》雜誌。