"செல்களுக்கான ஆக்ஸிஜன்": வலுவான மருந்துகள் இல்லாமல் சர்க்கரை அளவைக் குறைக்க ஒரு எளிய உள்வைப்பு உதவியது.

வகை 1 நீரிழிவு நோய்க்கு சிகிச்சையளிப்பதற்கான ஒரு புதிய "ஆக்ஸிஜன்" உள்வைப்பு, நேச்சர் கம்யூனிகேஷன்ஸில் விவரிக்கப்பட்டது: ஒரு சிறிய மின்வேதியியல் ஆக்ஸிஜன் ஜெனரேட்டர் (iEOG), இன்சுலின் சுரக்கும் செல்களைக் கொண்ட ஒரு மேக்ரோகாப்ஸ்யூலுக்கு தொடர்ந்து O₂ ஐ வழங்குகிறது. இந்த அமைப்பு தனிமைப்படுத்தப்பட்ட தீவுகளை (60,000 IEQ/ml வரை) இறுக்கமாக பேக் செய்ய அனுமதிக்கிறது மற்றும் குறைந்த ஆக்ஸிஜன் நிலைகளிலும் கூட அவற்றின் நம்பகத்தன்மை மற்றும் சுரப்பை பராமரிக்கிறது. நீரிழிவு நோயால் பாதிக்கப்பட்ட எலிகளில், தோலின் கீழ் பொருத்தப்பட்ட சாதனம் மூன்று மாதங்கள் வரை சாதாரண சர்க்கரையை பராமரித்தது - நோயெதிர்ப்புத் தடுப்பு இல்லாமல். ஆக்ஸிஜன் இல்லாமல் கட்டுப்பாட்டு எலிகள், ஹைப்பர் கிளைசெமிக் ஆக இருந்தன.

பின்னணி

• முக்கிய தொழில்நுட்ப சிக்கல் ஆக்ஸிஜன். நாம் சவ்வுக்குப் பின்னால் உள்ள செல்களை "மறைத்து", தோலின் கீழ் சாதனத்தை வைத்தவுடன் (வசதியாகவும் எளிதாகவும் பிரித்தெடுக்கப்படுகிறது), அவற்றில் ஆக்ஸிஜன் இல்லை: சவ்வு வழியாக பரவுதல் மற்றும் வாஸ்குலர் குறைவாக உள்ள இடம் "பெருந்தீனி" தீவுகளின் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்யாது. எனவே ஆரம்பகால மரணம், பலவீனமான வேலை மற்றும் விதைப்பை பெரிதும் மெல்லியதாக மாற்ற வேண்டிய அவசியம் - இல்லையெனில் காப்ஸ்யூல் மிகப்பெரியதாக மாறிவிடும்.
• இது ஏன் உடல் ரீதியாக மிகவும் கடினமாக உள்ளது? ஆக்ஸிஜன் திசுக்கள் வழியாக மிகக் குறுகிய தூரத்திற்கு மட்டுமே செல்கிறது, மேலும் உறைந்த செல்கள் அவற்றின் சொந்த நாளங்களைக் கொண்டிருக்கவில்லை - முதல் மாதங்களுக்கு அவை செயலற்ற பரவலால் மட்டுமே வாழ்கின்றன. பொருட்களின் தடித்தல் அல்லது செல்களின் "சுருக்கம்" காப்ஸ்யூலின் மையத்தை விரைவாக ஹைபோக்ஸியாவிற்கு மாற்றுகிறது.
• நீங்க முன்னாடி என்ன முயற்சி பண்ணியிருக்கீங்க?
  • அவர்கள் ஆக்ஸிஜன் நிரப்பக்கூடிய மேக்ரோ சாதனங்களை உருவாக்கினர் (எடுத்துக்காட்டாக, βAir): உள்ளே ஒரு நீர்த்தேக்கம் உள்ளது, அது தினமும் ஆக்ஸிஜனால் நிரப்பப்படுகிறது; முன் மருத்துவ மற்றும் ஆரம்பகால மருத்துவ பரிசோதனைகள் இருந்தன. இது வேலை செய்கிறது, ஆனால் இது நோயாளிக்கு உழைப்பு மிகுந்ததாகும்.
  • வேதியியல் O₂ தானம் செய்பவர்கள் மற்றும் "கேரியர்" பொருட்கள் (பெர்ஃப்ளூரோ சேர்மங்கள்) முயற்சிக்கப்பட்டன: அவை உதவுகின்றன, ஆனால் குறுகிய மற்றும் கட்டுப்படுத்த கடினமான விளைவைக் கொடுக்கின்றன. ஜெல்லின் தடிமனாக O₂ விநியோகத்தை துரிதப்படுத்துவதற்கான "காற்று" சட்டங்களும் தோன்றின.
  • காப்ஸ்யூல்கள் மற்றும் பொருத்தும் தளங்கள் (மெல்லிய சவ்வுகள், முன் இரத்த நாளமயமாக்கல்) மேம்படுத்தப்பட்டன, ஆனால் வெளிப்புற O₂ மூலமின்றி அவை இன்னும் செல் அடர்த்தி வரம்புகளுக்கு எதிராக இயங்குகின்றன.
• இந்தப் புதிய படைப்பு புதிரில் என்ன இடைவெளியை நிரப்புகிறது? மேக்ரோஎன்காப்சுலேஷன் அமைப்பிற்குள் ஒரு மினி-ஜெனரேட்டரிலிருந்து தொடர்ச்சியான ஆக்ஸிஜன் விநியோகத்தை நேச்சர் கம்யூனிகேஷன்ஸின் ஆசிரியர்கள் காட்டுகிறார்கள்: சாதனம் திசுக்களில் இருந்து தண்ணீரை எடுத்து மின்வேதியியல் ரீதியாக O₂ ஐ வெளியிடுகிறது, இது செல்களுடன் காப்ஸ்யூலுடன் சமமாக "சுவாசிக்கிறது". காப்ஸ்யூலுக்கு அதன் "சொந்த மீன் அமுக்கி"யைக் கொடுப்பதே இதன் யோசனை, இதனால் அது அதிக செல்களை பேக் செய்து அவற்றை உயிருடன் வைத்திருக்க முடியும் - தோலடி, மிகவும் "ஆக்ஸிஜனேற்றம்" இல்லாத இடத்தில் கூட.

இது ஏன் அவசியம்?

டைப் 1 நீரிழிவு நோய்க்கு "செயல்பாட்டு சிகிச்சைக்கு" மிகவும் நம்பிக்கைக்குரிய வழிகளில் ஒன்று தீவு அல்லது பீட்டா செல் மாற்று அறுவை சிகிச்சை ஆகும். ஆனால் இரண்டு முக்கிய தடைகள் உள்ளன:

1. நோய் எதிர்ப்பு சக்தி - பொதுவாக வாழ்நாள் முழுவதும் நோயெதிர்ப்புத் தடுப்பு மருந்துகள் தேவைப்படுகின்றன;
2. ஆக்ஸிஜன் பட்டினி - நோயெதிர்ப்பு மண்டலத்தைப் பாதுகாக்கும் காப்ஸ்யூல்கள் ஒரே நேரத்தில் இரத்த நாளங்களிலிருந்து செல்களைத் துண்டிக்கின்றன, மேலும் O₂ க்கு அதிக ஆர்வமுள்ள பீட்டா செல்கள் விரைவாக "மூச்சுத்திணறுகின்றன". புதிய வேலை இரண்டாவது தடையைத் தாக்குகிறது: இது காப்ஸ்யூலுக்கு அதன் சொந்த, கட்டுப்படுத்தப்பட்ட ஆக்ஸிஜன் மூலத்தை வழங்குகிறது.

இம்ப்லாண்ட் எவ்வாறு செயல்படுகிறது

• இரண்டு பாகங்கள். டைட்டானியம் பெட்டியில் ஒரு மினி-ஆக்ஸிஜன் ஜெனரேட்டர் (iEOG) உள்ளது, இது இடைநிலை திரவத்திலிருந்து தண்ணீரைப் பிரித்தெடுத்து மின்னாற்பகுப்பு மூலம் O₂ ஐ வெளியிடுகிறது; அதற்கு அடுத்ததாக செல்கள் கொண்ட ஒரு மெல்லிய நேரியல் காப்ஸ்யூல் உள்ளது (நீண்ட "தொத்திறைச்சி" போன்றது), இதன் மூலம் ஒரு வாயு-ஊடுருவக்கூடிய குழாய் செல்கிறது: ஆக்ஸிஜன் முழு காப்ஸ்யூலிலும் சமமாக உறிஞ்சப்படுகிறது. செல்கள் மற்றும் திசுக்களுக்கு இடையில் ஒரு அரை-ஊடுருவக்கூடிய சவ்வு (எலக்ட்ரோஸ்பின் + ஆல்ஜினேட்) உள்ளது: குளுக்கோஸ் மற்றும் இன்சுலின் கடந்து செல்கின்றன, நோயெதிர்ப்பு செல்கள் கடந்து செல்வதில்லை.
• பரிமாணங்கள்: iEOG இன் இரண்டாவது பதிப்பு 13 மிமீ விட்டம் மற்றும் 3.1 மிமீ தடிமன் கொண்டது, சுமார் 2 கிராம் எடை கொண்டது. ஒரு காப்ஸ்யூலுடன் இணைக்கப்படும்போது, அத்தகைய அமைப்பை ஒரு சிறிய கீறல் மூலம் செருகலாம் மற்றும் அகற்றலாம், இது பாதுகாப்பிற்கு முக்கியமானது.
• உற்பத்தித்திறன். ஜெனரேட்டர் ~1.9–2.3 செ.மீ³ O₂/h ஐ உற்பத்தி செய்கிறது மற்றும் குறிப்பிட்ட ஓட்டத்தை மாதங்கள் மற்றும் ஆண்டுகள் கூட பராமரிக்கிறது (உப்பு கரைசலில் நீண்ட கால சோதனைகளில் - 2.5 ஆண்டுகள் வரை), மேலும் எலிகளில் பொருத்தப்பட்ட பிறகு, இந்த நிலை பராமரிக்கப்பட்டது. அத்தகைய ஓட்டம் லட்சக்கணக்கான தீவு சமமானவர்களின் தேவைகளை ஈடுகட்ட கணக்கிடப்படுகிறது - ஒரு நபருக்குத் தேவையான அளவின் வரிசை.

சோதனைகள் என்ன காட்டின?

• இன் விட்ரோ: 1% O₂ (கடுமையான ஹைபோக்ஸியா) இல், INS-1 திரட்டுகளிலும், மிகவும் அடர்த்தியான அடுக்கில் (60,000 IEQ/mL) நிரம்பிய மனித தீவுகளிலும் ஆக்ஸிஜனேற்றம் நம்பகத்தன்மை மற்றும் சுரப்பைப் பராமரித்தது.
• உயிரியல் ரீதியாக (எலிகள்). அலோஜெனிக் நீரிழிவு மாதிரியில் தோலடி பொருத்தலுக்குப் பிறகு, iEOG அமைப்பு நோயெதிர்ப்புத் தடுப்பு இல்லாமல் 3 மாதங்கள் வரை கிளைசீமியாவை இயல்பாக்கியது; ஆக்ஸிஜன் இல்லாத சாதனங்கள் எந்த விளைவையும் ஏற்படுத்தவில்லை. ஜெனரேட்டரைச் சுற்றியுள்ள ஹிஸ்டாலஜி குறிப்பிடத்தக்க பாதகமான எதிர்வினைகளைக் காட்டவில்லை.

இது மருத்துவமனைக்கு ஏன் முக்கியமானது?

• "யதார்த்தமான பரிமாணங்களை" நோக்கி ஒரு படி. ஒரு வயது வந்தவருக்கு 300–770 ஆயிரம் IEQ அளவை வழங்க, காப்ஸ்யூல் இறுக்கமாக பேக் செய்யப்பட வேண்டும் - இது எப்போதும் ஆக்ஸிஜனால் வரையறுக்கப்பட்டுள்ளது. கட்டுப்படுத்தப்பட்ட O₂ வழங்கல் அடர்த்தியின் மீதான "உச்சவரம்பை நீக்குகிறது" மேலும் உண்மையான பொருத்துதலுக்கு சாதனத்தை போதுமான அளவு சுருக்கமாக மாற்ற வாய்ப்பளிக்கிறது.
• கூடுதலாக வசதி. முன்பு, நாங்கள் ரசாயன ஆக்ஸிஜன் தானம் செய்பவர்களை (பெராக்சைடுகள்) முயற்சித்தோம் - அவை நீண்ட நேரம் வேலை செய்யாது மற்றும் கட்டுப்படுத்த முடியாதவை, அதே போல் தோல் வழியாக தினசரி "நிரப்புதல்" கொண்ட O₂ நீர்த்தேக்கங்கள் - சிக்கலானவை மற்றும் சிரமமானவை. இங்கே, ஊசி இல்லாமல், ஆக்ஸிஜன் தொடர்ந்து மற்றும் அளவிடப்பட்ட அளவுகளில் வழங்கப்படுகிறது.

பிரமிக்க வைக்கும் தொழில்நுட்ப விவரங்கள்

• நீரின் ஆதாரம் திசு ஆகும். iEOG ஒரு நுண்துளை "சாளரம்" வழியாக இடைநிலை திரவத்தின் நீராவியை உள்ளே இழுத்து, பின்னர் ஒரு உன்னதமான சவ்வு-மின்முனை அசெம்பிளி (MEA) மற்றும் 1.4–1.8 V மின்னழுத்தம் தண்ணீரை H₂ மற்றும் O₂ ஆகப் பிரிக்கப் பயன்படுகிறது; வாயுக்கள் வெவ்வேறு சேனல்கள் வழியாக அகற்றப்படுகின்றன.
• நீடித்து உழைக்கும் தன்மை. உப்பு கரைசலில் உள்ள மூன்று சாதனங்கள் ஆக்ஸிஜன் ஓட்டத்தால் சிதைவு இல்லாமல் நேரடி மின்னோட்டத்தில் 11 மாதங்கள், 2 ஆண்டுகள் மற்றும் 2.5 ஆண்டுகள் இயக்கப்பட்டன; நோயெதிர்ப்பு குறைபாடுள்ள மற்றும் நோயெதிர்ப்பு திறன் இல்லாத எலிகளில் பொருத்தப்பட்ட பிறகு, செயல்திறன் பராமரிக்கப்பட்டது.

வரம்புகள் மற்றும் "அடுத்து என்ன"

இது இன்னும் மருத்துவத்திற்கு முந்தைய நிலையிலேயே உள்ளது: எலிகள், காப்ஸ்யூலில் அதிக அடர்த்தி, ஆக்ஸிஜன் வழங்கல் - எல்லாம் சிறப்பாக உள்ளது, ஆனால் முக்கிய சோதனைகள் முன்னால் உள்ளன:

• மனிதர்களுக்கான அளவுகள் மற்றும் காலக்கெடுவிற்கு ஏற்ப அளவிடுதல்;
• மனித உடலில் பல ஆண்டுகளாக மின் வேதியியலாளர்களின் நம்பகத்தன்மை மற்றும் மின்சாரம் (மின்சார விநியோக கட்டமைப்பு கட்டுரையில் விரிவாக இல்லை);
• காப்ஸ்யூல்களைச் சுற்றியுள்ள ஃபைப்ரோஸிஸைக் குறைத்தல் மற்றும் பரவல் நிலைத்தன்மை;
• பீட்டா ஸ்டெம் செல்கள் மற்றும் மனிதர்களுக்கு நெருக்கமான மாதிரிகளில் சோதனை. ஆசிரியர்கள் தங்கள் தீர்வை முந்தைய அணுகுமுறைகளுடன் வெளிப்படையாக ஒப்பிட்டு, மருத்துவ ரீதியாக மொழிபெயர்க்கக்கூடிய காப்ஸ்யூல்களுக்கான தளமாக அதை நிலைநிறுத்துகின்றனர்.

முடிவுரை

இடமாற்றம் செய்யப்பட்ட பீட்டா செல்கள் நோயெதிர்ப்புத் தடுப்பு மருந்துகள் இல்லாமல் வாழவும் செயல்படவும், அவை சுவாசிக்க வேண்டும். ஒரு நேரியல் காப்ஸ்யூலில் கட்டமைக்கப்பட்ட ஒரு மினி-ஆக்ஸிஜன் ஜெனரேட்டர், அதிக அடர்த்தியைத் தாங்கி, தோலடி இடத்தில் கூட சர்க்கரையைக் குறைக்கும் அளவுக்கு நீளமான மற்றும் சமமான O₂ கொண்ட செல்களை "ஊட்ட" முடியும் என்பதை கார்னெல் மற்றும் கூட்டாளிகள் குழு காட்டியது. மருத்துவமனை இன்னும் வெகு தொலைவில் உள்ளது, ஆனால் பொறியியல் தர்க்கம் எளிமையானது மற்றும் அழகானது - அது இல்லாத இடத்தில் செல்களுக்கு காற்றைக் கொடுங்கள்.