Czym się różni bioniczna trzustka od sztucznej?

Prof. Michał Wszoła: Koncepcja bionicznej trzustki wywodzi się z transplantologii, odtwarzamy żywy narząd, który zastąpi funkcję produkcji hormonów prawdziwej trzustki.

Natomiast sztuczna trzustka to urządzenie mechaniczne. Wiele firm produkujących najnowocześniejsze pompy insulinowe nazywa je sztuczną trzustką. Najbliższe temu określeniu są pompy dwuhormonalne, czyli takie, które w sytuacji zbyt wysokiego poziomu cukru podają insulinę, a przy niedocukrzeniu – glukagon. Pompy działają na zasadzie algorytmu matematycznego, który wskazuje, kiedy i ile w danej sytuacji podać insuliny lub glukagonu. Algorytm jest cały czas udoskonalany, by jak najlepiej imitować działanie prawdziwej trzustki, jednak trzeba sobie zdawać sprawę z ograniczeń urządzenia mechanicznego, które na obecnym etapie są nie do przejścia.

Jakie to ograniczenia?

Nawet w najlepszych pompach insulinowych tzw. ciągły pomiar glikemii to tak naprawdę pomiar co pięć minut. Dodatkowo urządzenie nie oznacza poziomu cukru w krwioobiegu, tylko w płynie międzykomórkowym, gdzie niedocukrzenie ujawnia się dopiero 25 minut później. Jeżeli dołożymy do tego pomiar co pięć minut, to stan hipoglikemii może być wyłapany przez pompę z półgodzinnym opóźnieniem. To wbrew pozorom długo. Mózg żywi się wyłącznie cukrem, jeżeli jego poziom w krwiobiegu za bardzo spadnie, dojdzie do wyłączenia systemu, czyli do utraty przytomności. Dlatego właśnie występowanie u pacjenta epizodów ciężkiej hipoglikemii jest przeciwwskazaniem do stosowania pompy insulinowej.

To kandydat do wszczepienia bionicznej trzustki?

W tej chwili pacjentami, z którymi nie dają sobie rady urządzenia mechaniczne – czyli tymi, u których już rozwinęły się ciężkie powikłania, którzy mają ciężkie niedocukrzenia – zajmuje się transplantologia. To kandydaci do przeszczepu trzustki. Bioniczna trzustka ma być dla nich lepszym rozwiązaniem.

Dlaczego?

Przeszczepienie całej trzustki jest zabiegiem bardzo trudnym pod względem chirurgicznym, stwarza ryzyko powikłań okołooperacyjnych i niewielu pacjentów może zostać do niego zakwalifikowanych. Drugim problemem jest niewielka dostępność narządów. W zeszłym roku wykonaliśmy 21 przeszczepień trzustki, a pacjentów z cukrzycą T1 i ciężkimi powikłaniami jest ok. 10 tys.

Można jeszcze przeszczepiać same wyspy trzustkowe. To zabieg mniej inwazyjny, do którego można by zakwalifikować o wiele większą grupę pacjentów. Ale tu z kolei problemem jest skuteczność. Wyspy trzustkowe dość często obumierają, ponieważ przeszczepiane są bez unaczynienia, bez ich naturalnego otoczenia.

Transplantologia nie jest więc w stanie rozwiązać problemów pacjentów z zaawansowaną cukrzycą.

W koncepcji bionicznej trzustki chodzi o to, by stworzyć rozwiązanie małoinwazyjne, takie jak przeszczep wysp trzustkowych, a jednocześnie tak skuteczne jak przeszczepienie całej trzustki. By było to możliwe, trzeba dla przeszczepianych wysp trzustkowych stworzyć otoczenie, w którym będą czuły się jak w domu oraz wytworzyć system naczyniowy, dzięki czemu będą mogły funkcjonować jak w naturalnych warunkach.

Jak możliwe jest odwzorowanie i wydrukowanie takiej żywej struktury?

Bioniczna trzustka to wyspy trzustkowe otoczone biotuszem. Biotusz ma w swoim składzie elementy odwzorowujące naturalne miejsce bytowania wysp trzustkowych. Dodatkowo wydrukowaliśmy układ naczyniowy, żeby był przepływ krwi, zaopatrzenie w tlen i substancje odżywcze. Skład biotuszu chronimy patentem. Dzięki niemu bioniczna trzustka będzie działać jak naturalna trzustka.

Czy jest ryzyko, że zostanie odrzucona przez biorcę?

Ten problem na dalszym etapie rozwiąże tworzenie wysp trzustkowych z komórek macierzystych. Pracujemy nad tym już od dwóch lat.

Komórki będą pobierane od pacjenta chorego na cukrzycę, a nie od dawcy. Pacjent nie będzie musiał przyjmować leczenia immunosupresyjnego, hamującego odrzucanie narządu, ponieważ będzie to jego tkanka. Co więcej, przy wykorzystaniu inżynierii genetycznej będziemy mogli zmodyfikować DNA komórek w taki sposób, że nie będą widziane przez układ odpornościowy, więc nie będą atakowane przez przeciwciała obecne u pacjenta chorego na cukrzycę. Unikniemy w ten sposób ryzyka ponownego zniszczenia narządu w procesie autoagresji.

Najpierw jednak planujemy wprowadzenie do kliniki i wszczepianie pacjentom bionicznej trzustki z wyspami trzustkowymi od dawcy, a dopiero na kolejnym etapie – z wyspami stworzonymi z komórek macierzystych chorego.

Jaki czas dzieli nas do wprowadzenia bionicznej trzustki w pierwszym wariancie?

Przy optymalnych warunkach – cztery lata.