유리화를 통한 췌도 냉동 보존으로 이식을 위한 높은 생존율, 기능, 회복 및 임상적 확장성을 달성합니다.

Nature Medicine 28권, 798~808페이지(2022)이 기사 인용

12,000회 액세스

22 인용

106 알트메트릭

측정항목 세부정보

췌도 이식은 당뇨병을 치료할 수 있지만 충분한 양의 접근 가능한 고품질 췌도가 필요합니다. 냉동 보존은 품질 관리 은행 업무와 기증자 섬의 풀링을 통해 섬 공급망 문제를 해결할 수 있습니다. 불행하게도 냉동 보존은 높은 회수율, 생존 가능성, 기능 및 확장성을 동시에 제공해야 하기 때문에 이 목표에는 성공하지 못했습니다. 여기서 우리는 동결 보호제(CPA) 구성, CPA 로딩 및 언로딩 조건 및 유리화 방법의 포괄적인 최적화를 통해 마우스, 돼지, 인간 및 인간 줄기 세포(SC) 유래 베타 세포(SC-베타) 섬에서 이 목표를 달성합니다. 재가열(VR). 대조군에 비해 VR 후 췌도 생존율은 마우스의 경우 90.5%, SC-베타의 경우 92.1%, 돼지의 경우 87.2%, 인간 췌도의 경우 87.4%였으며, 이는 최소 9개월의 극저온 보관 동안 변하지 않은 상태로 유지되었습니다. VR 섬은 정상적인 거시적, 현미경적 및 초미세 구조 형태를 가졌습니다. 미토콘드리아 막 전위와 아데노신 삼인산(ATP) 수치는 약간 감소했지만, ATP를 생성하기 위한 산소 소비율(OCR)을 포함한 세포 호흡의 다른 모든 측정값에는 변화가 없었습니다. VR 섬은 시험관 내 및 생체 내에서 정상적인 포도당 자극 인슐린 분비(GSIS) 기능을 가지고 있었습니다. 돼지 섬과 SC-베타 섬은 이종 이식 모델에서 인슐린을 만들었고, 한계 질량 동계 이식 모델에서 테스트한 마우스 섬은 이식 후 24~48시간 이내에 수용자의 92%에서 당뇨병을 치료했습니다. 150일 동안 우수한 혈당 조절이 나타났습니다. 마지막으로, 우리의 접근 방식은 해동 후 생존 가능성이 89% 이상인 95% 이상의 섬 복구로 2,500개의 섬을 처리했으며 더 높은 처리량을 위해 쉽게 확장할 수 있습니다. 이러한 결과는 이제 당뇨병을 치료하는 향상된 이식 결과를 위해 필요한 섬을 공급하는 데 냉동 보존이 사용될 수 있음을 시사합니다.

인슐린이 발견된 이후 100년 동안 치료법이 개발되었음에도 불구하고, 연속 혈당 모니터, 인슐린 펌프, 폐쇄 루프 시스템과 같은 현재의 당뇨병 치료법은 질병의 치료라기보다는 질병에 대한 치료법으로 남아 있습니다1. 최근 수십 년 동안 당뇨병의 잠재적 치료법으로 섬 이식 개발에 상당한 진전이 있었지만2, 이 접근법의 주요 한계 중 하나는 단일 기증자의 이식이 수혜자의 인슐린 독립성을 달성하기에는 종종 불충분하다는 것입니다3,4. 흔히 '전형적인' 70kg 수혜자5,6의 경우 총 700,000~>1M 섬 등가물(IEQ)에 달하는 2, 3개 이상의 기증자 섬 주입이 필요하며, 이는 반복적인 수술 개입 및 여러 차례의 강력한 면역 억제 유도와 관련된 위험을 추가합니다.

기증자 공급 문제를 극복하기 위한 한 가지 전략은 여러 기증자의 섬을 모아서 단일 주입으로 높은 섬 용량을 달성하고7,8 효능을 높이고 위험을 줄이는 것입니다. 여러 그룹이 장기간(주에서 수개월) 동안 섬을 배양할 수 있는 가능성을 보여주었지만 대다수는 시간이 지남에 따라 섬 회복 감소 및 내분비 기능 상실을 보고했습니다. 따라서 대규모 임상 시험에서는 이식 전 배양을 48~72시간으로 제한하는 경우가 많습니다12. 그러나 격리 후 며칠 이상 고품질 섬을 배양하거나 저장할 수 없기 때문에 섬 풀링이 논리적으로 비실용적입니다. 두 번째 전략은 SC 유래 섬과 같은 대체 섬 소스를 개발하는 것입니다. 이 섬은 무제한 섬 공급13,14이라는 흥미로운 약속을 제공하고 제한된 기증자 가용성에 대한 의존도를 줄입니다. SC 유래 섬은 포도당에 반응하여 인슐린을 생산하고 일부 동물 이식 모델에서 정상혈당증을 회복하며 인간을 대상으로 한 1상 및 2상 시험에서 테스트되었습니다. 그러나 내분비 세포 구성의 이질성과 기능의 가변성은 상당한 배치 간 가변성을 초래하여 각 로트에 대한 광범위한 이식 전 검증이 필요하며 이 기간 동안 SC 섬은 배양에서 악화됩니다. 사용하기 전에 섬을 저장할 수 없다는 점은 두 전략 모두에서 공통적인 문제입니다. 충분한 양의 섬의 가용성을 제한하는 공급망 장벽을 극복하고 이식 전 적절한 품질 평가를 가능하게 하려면 장기 보관이 필요합니다.

4 M) can lower the required CCR and CWR to attainable levels but cause toxicity in cells and tissues, especially at higher temperatures (>4 °C). Thus, there is a critical balance point that avoids both injury from ice and from CPA toxicity while maintaining clinical scalability. Previous islet vitrification strategies were limited to small volumes with low islet quantities (<150 islets in microliter volumes of CPA solution; Supplementary Table 1) to ensure sufficient cooling and warming rates, and volumetric scale-up reduced the cooling and warming rates and led to ice formation, compromising viability. To our knowledge, no published technique has simultaneously achieved islet cryopreservation with high viability, function and recovery in a clinically scalable protocol (Supplementary Table 1)./p>95% of the volume on the cryomesh, whereas 20 islets in a 2-µl droplet occupy only 1.8% of the total volume. Supplementary Table 2 summarizes the performance of cryomesh, droplet and cryotop VR approaches, emphasizing both the improved cooling and warming rates and the ability to scale-up the cryomesh./p>300,000 islets per batch (typical yields for single-donor isolation are <300,000 IEQs5); and adaptation to clinical-grade processing (details in Supplementary Results and Discussion). We believe each of these limitations will be readily overcome in future development./p>

400 mg dl−1. Marginal mass islet transplants of 250 islets per recipient51 were performed under the recipient mouse's left kidney capsule. For all treatment groups, islets were randomly selected for transplantation, including islets of all sizes, both morphologically disrupted and intact islets. BG measurements were made daily. Transplant success was measured on the first day of two successive daily measurements of BG < 200 mg dl−1. Graft failure was defined as the first day of two consecutive measurements >250 mg dl−1./p>