Tip 1 diyabet için yalancı adacıkların mühendisliği: GLP-1 gen modülasyonu, gelma nanojel ile immünoizolasyon ve endotelyal destek

Tip 1 diyabet, pankreas 𝛽 hücrelerinin otoimmün yıkımıyla ortaya çıkar; bu süreç mutlak insülin eksikliğine ve kalıcı hiperglisemiye yol açar. Eksojen insülin, mevcut standart tedavi olmakla birlikte, endojen 𝛽 hücrelerin dinamik fizyolojisini taklit edememektedir. Adacık nakli bir alternatif sunar. Fakat donör kıtlığı ve beraberinde riskler taşıyan ömür boyu sistemik immünsüpresyon gereksinimi, yaygın uygulamayı sınırlar. Bu sınırlılıklar, hücre temelli stratejilerin kararlılıkla sürdürülmesini teşvik etmektedir. Bu tezde kullanılması hedeflenen enjekte edilebilir yalancı adacık, insülin üreten hücrelerden oluşan, iskele gerektirmeyen bir mimari sunan, üç boyutlu ve sallanan damlacık yöntemiyle kendiliğinden örgütlenen bir sferoiddir. Transplante edilen sferoitler immünredde maruz kaldığından, kütle taşınımını zedelemeden immün hücre saldırılarından korunmaları gerekir. Makroenkapsülasyon çoğu kez difüzyonla kısıtlanır; aljinat mikroenkapsülasyon ise ek malzeme yükü getirir. Buna karşılık, ultra ince ve konformal bir nanogel kaplama immünoizolasyon sağlayabilirken glukoz, oksijen ve insülinin hızlı difüzyonunu korur. Bu nanobariyer ayrıca konak damar ağıyla doğrudan temas ve bütünleşmeyi kolaylaştırarak yerleşme (engraftment) başarısını artırır ve yabancı cisim tepkilerini azaltabilir. Bu tez kapsamında, sığır jelatini metakrilatlandırılarak gelatin metakriloyl (GelMA) elde edilmiştir. GelMA, jelatinin RGD adezyon motiflerini ve MMP ile parçalanabilir bölgelerini koruyan; hücre tutunması ile yeniden şekillenmesini destekleyen, iyi tanımlanmış bir biyomalzemedir. Yüksek derecede hücre uyumludur, metakrilat grupları üzerinden kolayca işlevselleştirilebilir ve mekanik sertliği ayarlanabilir. Makro/bulk enkapsülasyondan farklı olarak, GelMA nanojelleri elektrostatik etkileşimler ve RGD aracılı adezyonlar yoluyla her bir sferoitin etrafında ultra ince, konformal bir bariyer oluşturabilir; böylece glukoz ve oksijen için difüzyon engellerini en aza indirirken sferoiti immün saldırılara karşı koruyan bir kalkan sunar. Sferoit canlılığını ve işlevsel performansını özellikle insülin salımı açısından artırmak için 𝛽TC-6 hücrelerinde glukagon-benzeri peptit-1 (GLP-1) temelli bir genetik strateji uyguladık. Özellikle, lentiviral transdüksiyonla 𝛽TC-6 hücrelerini GLP-1 eksprese edecek şekilde gen düzenlenmesinden geçirerek, glukozla uyarılmış insülin sekresyonunu (GSIS) güçlendirdiği bilinen bir inkretinin sürdürülebilir ve lokal (oto/parakrin) salımını mümkün kıldık. Genel tasarım amaçlarımız, (i) 𝛽TC-6 hücrelerinin GLP-1 gen mühendisliği ile insülin salgılanmasını iyileştirmesi, (ii) endotel hücreleriyle birlikte ko-kültürlenmesinin implante edilen bölgede revaskülarizasyon sağlaması ve (iii) sferoidin GelMA nanojellerle kaplanmasının immünizolasyonu desteklemesidir. Sonuç olarak, bu üç temel özellik ile işlevsel iyileştirme ve immün koruma, greftlemeye hazır tek bir sferoidde bir araya getirilmiştir. Bu çalışma, 𝛽-hücre mühendisliği ve insülin sekresyonunun artırılmasını, nanojel kaplamayla sağlanan immünoizolasyon ile entegre ederek, endotel destekli adacık sferoitleri temelinde Tip 1 diyabet tedavisi araştırmalarına katkı sunar.