Deux composés producteurs d'oxygène - dont un qui améliore les performances de certains détergents à lessive - pourraient un jour jouer un rôle clé en aidant les scientifiques à construire avec succès un pancréas bioartificiel en laboratoire pour guérir le diabète de type 1.

Rapports dans Sciences des biomatériaux , des chercheurs du Wake Forest Institute for Regenerative Medicine ont découvert que l'oxygène supplémentaire fourni par ces composés améliorait la fonction et la viabilité des cellules productrices d'insuline pendant les étapes importantes du processus de construction du pancréas. Les cellules sont connues pour être de grandes consommatrices d'oxygène.

"Ces études fournissent une preuve de concept pour l'utilisation de matériaux générateurs d'oxygène pour résoudre l'un des principaux obstacles à la conception d'un pancréas bioartificiel - s'assurer que les cellules ont suffisamment d'oxygène pour fonctionner jusqu'à ce que la structure s'intègre au corps, " a déclaré Emmanuel C. Opara, Doctorat., professeur de médecine régénérative et scientifique principal du projet.

Les chercheurs travaillent depuis des années pour développer un pancréas bioartificiel en laboratoire pour aider les millions de personnes atteintes de diabète de type 1. Environ trois millions d'Américains ont la maladie, une maladie auto-immune qui détruit les cellules bêta productrices d'insuline dans le pancréas. Alors que les injections d'insuline peuvent aider à contrôler la glycémie, la thérapie ne peut pas prévenir les complications de la maladie, y compris les lésions rénales, douleur nerveuse et lésions des vaisseaux sanguins dans les yeux pouvant conduire à la cécité.

Alors que la transplantation d'un pancréas entier ou de ses cellules productrices d'insuline peut potentiellement guérir le diabète de type 1, ces options sont rarement proposées en raison du manque de donneurs de pancréas appropriés et des effets toxiques des médicaments anti-rejet nécessaires après une greffe.

En remplacement de ces options, les scientifiques travaillent à la construction d'un pancréas bioartificiel en encapsulant des cellules productrices d'insuline dans de minuscules billes biocompatibles. Les billes sont recouvertes d'une substance qui laisse passer l'insuline, mais empêche le corps de reconnaître les cellules comme "étrangères" et de les rejeter. Avec cette approche, il n'y aurait pas besoin de médicaments anti-rejet.

Un défi majeur avec cette stratégie est de savoir comment fournir les besoins en oxygène des cellules jusqu'à ce que le pancréas bioartificiel forme ses propres vaisseaux sanguins. Les cellules productrices d'insuline ont des besoins élevés en oxygène - elles utilisent 10 à 12% du flux sanguin vers le pancréas alors qu'elles ne représentent que 1 à 2% de son poids.

"Un apport continu d'oxygène est nécessaire à partir du moment où les cellules sont isolées pour la première fois d'un pancréas de donneur jusqu'à ce que l'organe bioartificiel soit implanté et développe ses propres vaisseaux sanguins, généralement cinq à 10 jours après la transplantation, " dit Opara.

La présente étude a porté sur le percarbonate de sodium (SPO), utilisé dans les détergents à lessive et les nettoyants ménagers, et le peroxyde de calcium (CPO), utilisé comme antiseptique et de bien d'autres façons. L'objectif était de déterminer si les composés pouvaient fournir de l'oxygène aux cellules productrices d'insuline, en commençant par l'isolement cellulaire et en continuant sept jours après la microencapsulation.

En utilisant des cellules productrices d'insuline isolées de rats et de porcs, les chercheurs ont mené trois études :l'ajout de SPO pendant l'isolement cellulaire; évaluer l'utilisation de particules SPO pendant le processus de croissance cellulaire; et évaluer si l'ajout de particules de CPO pendant l'encapsulation améliorerait la qualité des cellules pendant une semaine dans un environnement pauvre en oxygène similaire à ce que les cellules rencontreraient dans le corps humain.

Dans toutes les études, les chercheurs ont pu augmenter le nombre de cellules vivantes d'environ 50 pour cent et leur capacité à fabriquer de l'insuline de huit fois avec l'ajout d'oxygène. Ils ont appris que certaines variables, y compris la température, pourrait être utilisé pour contrôler les niveaux d'oxygène. Prochain, ils travailleront pour contrôler plus précisément les niveaux d'oxygène, pour prolonger la période pendant laquelle l'oxygène est libéré et pour s'assurer que les tissus ne sont pas endommagés par une trop grande quantité d'oxygène.

« Nous avons démontré que les matériaux générateurs d'oxygène sont potentiellement une stratégie viable pour fournir de l'oxygène aux cellules utilisées pour la transplantation chez les patients atteints de diabète, " dit Opara.