Bioprinting av øyler åpner døren for mer effektiv diabetesbehandling

En nylig studie publisert av forskere fra Pohang University of Science and Technology (POSTECH) åpner døren for mer effektiv diabetesforskning og -behandling. Den nye tilnærmingen utnytter bioprinting for å gjenskape modning av pankreatiske øyler. Denne utviklingen har potensial til å hjelpe forskere med å få en dypere forståelse av diabetesens kompleksitet og redde millioner av liv.

Hva er diabetes

Diabetes er en kronisk helsetilstand preget av forhøyede nivåer av glukose (sukker) i blodet. Dette skjer enten fordi bukspyttkjertelen ikke produserer nok insulin – et hormon som hjelper med å flytte glukose fra blodstrømmen inn i cellene – eller fordi kroppens celler ikke responderer riktig på insulin. Glukose er en viktig energikilde for kroppen, og insulin spiller en kritisk rolle i reguleringen av nivåene.

Når dette systemet svikter, akkumuleres glukose i blodstrømmen i stedet for å bli brukt effektivt av cellene. Over tid kan vedvarende høyt blodsukker føre til alvorlige komplikasjoner, inkludert skade på nerver, hjerte, nyrer, øyne og blodårer.

Globalt er diabetes en økende bekymring. Ifølge International Diabetes Federation lever omtrent 10,5 % av verdens voksne befolkning med en form for sykdommen. I USA anslår Centers for Disease Control and Prevention (CDC) at omtrent 38,1 millioner mennesker – eller rundt 11,6 % av befolkningen – har diabetes. Sannsynligheten for å utvikle tilstanden øker med alderen, og forekomsten er vanligvis høyere i utviklede land, men den øker også kraftig i utviklingsland.

Det finnes flere typer diabetes, men de to vanligste er type 1 og type 2.

Type 1 diabetes

Type 1‑diabetes er en autoimmun tilstand der kroppens immunsystem ved en feil angriper og ødelegger de insulinproduserende betacellene i bukspyttkjertelen. Som et resultat produserer kroppen lite eller ingen insulin, noe som gjør at den ikke kan regulere blodsukkernivåene naturlig. Dette fører til at glukose bygger seg opp i blodstrømmen.

Type 1‑diabetes diagnostiseres ofte hos barn og unge voksne, og derfor har den historisk blitt kalt «juvenil diabetes». Den kan imidlertid utvikles i alle aldre. Personer med type 1‑diabetes krever daglig insulinterapi livet ut, da det for tiden ikke finnes noen kur. Denne formen for diabetes utgjør omtrent 5–10 % av alle diagnostiserte diabetes tilfeller.

Type 2 diabetes

Type 2‑diabetes er den mest vanlige formen for diabetes globalt. Den oppstår når kroppen blir insulinresistent eller når bukspyttkjertelen ikke produserer nok insulin til å dekke kroppens behov. I motsetning til type 1, som er autoimmun, er type 2 i stor grad knyttet til modifiserbare risikofaktorer som overvekt, dårlig kosthold, fysisk inaktivitet og høyt blodtrykk – selv om genetisk predisposisjon også spiller en rolle.

Type 2‑diabetes utvikler seg vanligvis gradvis, ofte over mange år, og kan i starten gå ubemerket. Livsstilsendringer som forbedret kosthold, økt fysisk aktivitet og vektkontroll er første behandlingslinje og kan betydelig redusere risikoen eller progresjonen av sykdommen. I noen tilfeller kan orale medisiner eller insulinterapi også være nødvendig.

Aktuell forskning og behandlinger for diabetes

Den mest vanlige formen for diabetesbehandling er insulininjeksjoner eller medisiner som gjør kroppen mer følsom for insulin. Denne tilnærmingen har vist seg effektiv i å forhindre at sykdommen forverres. Imidlertid krever den livslange injeksjoner, noe som medfører høye behandlingskostnader og løser aldri årsaken til lidelsen.
Ettersom det ikke finnes noen kur, har forskere begynt å forsøke å gjenskape forholdene som gjør at diabetes kan oppstå. I denne typen forskning brukes stamceller til å generere pankreatiske celler. Disse laboratoriedyrkede cellene gjør det mulig for legemiddelfirmaer og behandlingsspesialister å teste alternativer uten behov for pasienter. Dermed er de en viktig komponent i kampen mot diabetes.

Begrensninger ved dagens diabetesbehandlinger

År med forskning har vist at det er svært vanskelig å gjenskape miljøet i bukspyttkjertelen på en måte som er stabil nok til bruk i forskning og testing. Ingeniører har tidligere bemerket at de laboratoriedyrkede stamcelle‑avledede pankreatiske cellene ikke oppførte seg som sine naturlige motparter.
Forskere fastslo at denne oppførselen skyldtes mangel på nøkkelkarakteristikker som finnes i det tredimensjonale ekstracellulære mikromiljøet og peri‑vasculaturen i bukspyttkjertelen. Heldigvis har et team av innovative ingeniører presentert en ny tilnærming som løser dette problemet, og åpner døren for mer effektive behandlinger.

Oversikt over POSTECH‑studien

Studien «Bioprinting of bespoke islet-specific niches to promote maturation of stem cell-derived islets»¹ publisert i Nature Communications introduserer en ny metode for å lage pankreatiske øyler. Strategien baserer seg på en trykkteknikk som fremmer funksjonell koordinering av de pankreatiske øylene, ekstracellulær matriks (ECM) og vasculaturen.

Kilde – POSTECH

Pankreatiske øyler

Pankreatiske øyler er ansvarlige for å skille ut insulin for å holde blodsukkernivået i sjakk. Disse øylene inneholder mange endokrine hormonceller som spiller en viktig rolle i kroppens utvikling og funksjon. Spesielt finner du insulinproduserende β‑celler, glukagonproduserende α‑celler og somatostatinproduserende δ‑celler.

Ekstracellulær matriks (ECM)

Det er verdt å merke seg at de pankreatiske øylene befinner seg i en ekstracellulær matriks (ECM) som er fylt med proteiner og biomolekyler som er avgjørende for den strukturelle og biokjemiske veksten av cellene dine. Derfor kan enhver forstyrrelse av ECM påvirke kroppens glukoseproduksjon negativt.
Forskning viser at ECM kun består av omtrent 2 % basalmembran‑proteiner (BM). Disse proteinene er blitt funnet å være kritiske i glukoseproduksjon, da de er ansvarlige for å stabilisere ECM‑bindingsaffiniteten til endokrine celler og integrinsignalisering.

Vaskulatur

Et omfattende nettverk av årer leverer blodstrøm til de pankreatiske øylene og ECM. Denne vaskulaturen hjelper med å forsyne ECM med næringsstoffene den trenger for å støtte øylene og deres hovedoppgave med å skille ut insulin for å senke blodsukkernivået.

Rollen til 3D‑bioprinting i studien

Bioprinting er en form for 3D‑utskrift som bruker levende vekstmaterialer. Den kan benyttes til å fremstille komplekse bio‑miljøer som er ideelle for testing og forskningsformål. I denne studien skaper ingeniørene bioprinting‑basert geometrisk veiledning for å rekonstruere den romlige ordningen av naturlige øyleperiferier.

HICA‑V‑plattformen

Den nye utskriftsstrategien kalt HICA‑V er i stand til å lage stamcelle‑avledede øyleceller sammen med vaskulære strukturer, akkurat som de som finnes i kroppen. Systemet bruker geometrisk veiledning for å gjenskape det romlige mønsteret av øyleperiferier. Denne strategien gjorde det mulig for ingeniørene å gjenskape pankreatiske forhold på en måte som tillot øylene å utvikle seg fullt ut.
I tillegg beskriver studien hvordan teamet bioingeniørte levende‑lignende pankreatiske nisjer. De oppnådde dette ved å kombinere den riktige blandingen av pankreatisk vev‑spesifikk ekstracellulær matriks og basalmembran‑proteiner.

PINE‑bioink: Gjenopprette det pankreatiske miljøet

Teamet måtte lage en ny type bio‑ink for å oppnå målet om å gjenskape pankreatiske øyleforhold. For å utføre dette utviklet forskerne en spesialisert bio‑ink kalt PINE (Peri‑islet Niche‑like ECM).
Dette ble ink‑varianten inkluderer viktige komponenter for øylevekst, som en ECM komplett med basalmembran‑proteiner. Interessant nok lager ingeniørene blekket ved å bruke ekstrakter fra ekte pankreatisk vev for å hente laminin og kollagen IV.

Eksperimentelle prosedyrer og testing

Teamet utviklet flere tester for å sikre at oppdagelsen var nøyaktig. De begynte med å forberede dekellulært svinepankreatisk vev. De benyttet også en aggregeringsprosess med spinnerflasker for å generere øyelignende klynger som var svært lik naturlige versjoner.

Resultater fra POSTECH‑studien

Resultatene fra testingen viser at cellene dyrket i HICA‑V‑plattformen demonstrerte egenskaper som lignet på naturlige øyler. De trykte versjonene viste økt insulinproduksjon. I tillegg klarte ingeniørene å gjenskape patologiske responser som ses i diabetiske tilstander.
Resultatene viser at utskriftsmetoden kan produsere strukturen og funksjonen til den menneskelige endokrine bukspyttkjertelen. Den tillot de trykte cellene å utvikle seg fullt ut til fungerende øyler, og åpnet døren for avansert forskning og behandlinger av ny generasjon.

Fordeler med diabetesbehandling

Det er flere fordeler som gjør denne forskningen til en stor oppdagelse. For det første gir den en stabil og lett tilgjengelig testingsmulighet for legemiddelfirmaer og helsepersonell som ønsker å overvåke effektiviteten av sine behandlinger.
En annen stor fordel er muligheten til å lage ved hjelp av en 3D‑printer. Denne tilnærmingen er mer stabil og lettere tilgjengelig. I tillegg gir den dupliserbare resultater som kan deles umiddelbart med andre forskere som ønsker å lage øyler for sine studier.

Møt forskerteamet

Diabetesbehandlingsrapporten ble ledet av POSTECH‑professor Jonah Jang. I tillegg bidro Myungji Kim, Seungyeun Cho, Dong Gyu Hwang, In Kyong Shim, Song Cheol Kim, Jiwon Jang og Jinah Jang i forskningen og skrivingen av artikkelen.
Prosjektet mottok finansiering fra ulike kilder, inkludert et tilskudd fra Ministeriet for vitenskap og IKT, det koreanske fondet for regenerativ medisin finansert av Ministeriet for vitenskap og IKT, Ministeriet for helse og velferd, samt Alchemist‑prosjektet finansiert av Ministeriet for handel, industri og energi.

Applikasjoner og tidslinjer

Det finnes flere anvendelser for denne teknologien. For det første vil denne forskningen og den forbedrede 3D‑printingsmetoden fungere som et verdifullt verktøy for diabetesforskning og legemiddelformulering. Den vil tillate ingeniører å teste sine legemidler på levende celler for å sikre at de har en grundig forståelse av alle bivirkninger og effektivitet.

Denne tilnærmingen bør akselerere utviklingen av anti‑diabetiske legemidler og åpne døren for pankreatiske øyletransplantasjoner hos pasienter som ikke produserer insulin. Disse cellene vil også hjelpe forskere med å forstå bedre hvordan eksterne faktorer som forurensning og miljø påvirker pankreatiske øyler.

Gitt de alvorlige medisinske tilstandene som diabetes kan føre til, er det betydelig støtte for å drive denne prosedyren gjennom alle testfaser og ut til publikum så snart som mulig. Derfor kan du se denne teknologien introdusert innen de neste fem årene.

Selskaper som leder innovasjon innen diabetesbehandlinger

Behandling av diabetes er en stor forretningssektor, og legemiddelfirmaer fortsetter å investere tungt i å skape bedre alternativer. Fra selskaper som tilbyr hjemme‑testing til de som leverer legemidler og behandlinger, finnes det mange aktører i diabetes‑helsemarkedet. Her er ett selskap som har klart å skape en nisje.

Halozyme Therapeutics, Inc

Halozyme Therapeutics (HALO ) gikk inn i markedet i 1998 med mål om å introdusere nye metoder for legemiddellevering. Selskapet er basert i San Diego, CA. Det ble børsnotert i 2004 og har siden vokst til å bli en dominerende kraft i biotek‑sektoren.

Halozyme Therapeutics tilbyr en rekke produkter, inkludert nye, banebrytende metoder for legemiddellevering. Deres topprodukter inkluderer førsteklasses auto‑injeksjonsenheter. Disse enhetene er avledet fra et patentert rekombinant humant hyaluronidase‑enzym (rHuPH20) som gjør det mulig å levere injiserbare biologika direkte fra en brukervennlig enhet.

De som ønsker å få tilgang til helsesektoren bør gjøre mer research på Halozyme Therapeutics. Selskapet har en dokumentert suksesshistorie og har sett betydelig vekst de siste fem årene. For tiden er HALO på en oppadgående trend, og mange analytikere spår at denne trenden vil øke etter hvert som selskapet fortsetter å finjustere og introdusere nye produkter.

Siste nytt om Halozyme Therapeutics

En lysere fremtid for diabetesbehandling

Når du ser på betydningen av denne forskningen, er det lett å se at mange kan bruke disse funnene for å oppnå lindring fra sine tilstander. Diabetes er en alvorlig sykdom, og etter hvert som miljøet og kostholdsvaner forverres, vil antallet som lider av denne lidelsen øke. Derfor gir denne studien en sjelden mulighet til å få en bedre forståelse av hvordan man kan forebygge og eliminere diabetes i fremtiden.
Lær om andre kule HealthTec nå.

Studier referert:

^{1. Kim, M., Cho, S., Hwang, D.G. et al. Bioprinting of bespoke islet-specific niches to promote maturation of stem cell-derived islets. Nat Commun 16, 1430 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-56665-5}